DE112019007751T5

DE112019007751T5 - Schublagervorrichtung und turbolader

Info

Publication number: DE112019007751T5
Application number: DE112019007751.1T
Authority: DE
Inventors: Takaya FUTAE; Seigi Yano; Shimpei YOKOYAMA; Tasuku Masuda; Yuya Kojima; Yosuke DAMMOTO
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2022-06-15
Also published as: CN114667388A; JPWO2021111543A1; US20220372987A1; JP7309908B2; US11841028B2; WO2021111543A1; CN114667388B

Abstract

Eine Schublagervorrichtung, die bereitgestellt ist mit: Einer Drehwelle; einem Kragenelement, das an die Drehwelle angepasst ist und eine erste Schuboberfläche aufweist; und einem Schubelement mit einem Einführloch, in das die Drehwelle eingeführt wird, und einer zweiten Schuboberfläche, die um das Einführloch herum angeordnet ist und der ersten Schuboberfläche des Kragenelements zugewandt ist. Die erste Schuboberfläche ist so konfiguriert, dass sie in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu einer Achse der Drehwelle geneigt ist, so dass ein Abstand zwischen der ersten Schuboberfläche und der zweiten Schuboberfläche mit der Drehung der Drehwelle periodisch zunimmt und abnimmt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Schublagervorrichtung und einen Turbolader.
HINTERGRUND
Eine Drehwelle eines Turboladers wird einer Kraft (Schubkraft) ausgesetzt, um die Drehwelle beispielsweise in der axialen Richtung zu bewegen. Aus diesem Grund ist der Turbolader mit einer Schublagervorrichtung zum Stützen der Drehwelle in der axialen Richtung versehen. Als ein Beispiel der Schublagervorrichtung kann eine im Patentdokument 1 beschriebene Schublagervorrichtung erwähnt werden.
In der Schublagervorrichtung des Turboladers sind, wie im Patentdokument 1 beschrieben, ein Kragenelement (Schubbuchse 10) und ein Schubelement (Schubscheibe 11) in Gleitkontakt miteinander, um die auf die Drehwelle wirkende Schublast zu tragen.
Zitierliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: JPH11-2136A
ZUSAMMENFASSUNG
Zu lösende Probleme
Zum Beispiel ist es in der Schublagervorrichtung des Turboladers wünschenswert, die Fläche der Gleitkontaktfläche, die die Schublast trägt, zu reduzieren, um mechanischen Verlust in der Schublagervorrichtung zu unterdrücken und das Übergangsverhalten des Turboladers zu verbessern. Wenn jedoch die Fläche der Gleitkontaktfläche, die die Schublast trägt, reduziert wird, wird die Lastkapazität der Schublast reduziert, was das Risiko von Kontakt und Verschleiß erhöhen kann.
Im Hinblick auf das Vorstehende ist es eine Aufgabe von mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, sowohl den mechanischen Verlust in der Schublagervorrichtung als auch die Reduzierung der Lastkapazität der Schublast zu unterdrücken.
Lösung der Probleme
(1) Schublagervorrichtung nach mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, umfassend: eine Drehwelle; ein Kragenelement, das an die Drehwelle angepasst ist und eine erste Schuboberfläche aufweist; und ein Schubelement mit einem Einführloch, in das die Drehwelle eingeführt wird, und einer zweiten Schuboberfläche, die um das Einführloch herum angeordnet ist und der ersten Schuboberfläche des Kragenelements zugewandt ist. Die erste Schuboberfläche ist so konfiguriert, dass sie in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu einer Achse der Drehwelle geneigt ist, so dass ein Abstand zwischen der ersten Schuboberfläche und der zweiten Schuboberfläche mit der Drehung der Drehwelle periodisch zunimmt und abnimmt.
(2) Turbolader nach mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, umfassend: ein Turbinenlaufrad, das an einem Ende der Drehwelle angebracht ist; ein Verdichterlaufrad, das an einem anderen Ende der Drehwelle angebracht ist; und die Schublagervorrichtung mit der vorstehenden Konfiguration (1).
Vorteilhafte Effekte
Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, sowohl den mechanischen Verlust in der Schublagervorrichtung als auch die Reduzierung der Lastkapazität der Schublast zu unterdrücken.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Turboladers entlang der axialen Richtung einer Drehwelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine vergrößerte Ansicht der Nähe des Abschnitts „a“ in 1.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Schublagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Schublagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, wenn die Drehwelle gedreht wird.
5 ist eine schematische Querschnittsansicht für ein Kragenelement gemäß einer anderen Ausführungsform.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht für ein Kragenelement gemäß noch einer anderen Ausführungsform.
7 ist eine schematische Querschnittsansicht für ein Kragenelement gemäß noch einer anderen Ausführungsform.
8 ist eine schematische Querschnittsansicht für ein Schubelement gemäß einer anderen Ausführungsform.
9 ist eine schematische Querschnittsansicht für ein Schubelement gemäß noch einer anderen Ausführungsform.
10 ist ein Diagramm eines Belags auf einer zweiten Schuboberfläche gemäß einer Ausführungsform.
11 ist ein Diagramm eines Belags auf einer zweiten Schuboberfläche gemäß einer anderen Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass, sofern nicht besonders identifiziert, Abmessungen, Materialien, Formen, relative Positionen und dergleichen von Komponenten, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, lediglich als veranschaulichend interpretiert werden sollen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
Beispielsweise soll ein Ausdruck einer relativen oder absoluten Anordnung, wie etwa „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“, nicht so ausgelegt werden, dass er lediglich die Anordnung in einem strengen Wortsinn angibt, sondern umfasst auch einen Zustand, in dem die Anordnung relativ um eine Toleranz oder um einen Winkel oder einen Abstand verschoben ist, wodurch es möglich ist, die gleiche Funktion zu erreichen.
Beispielsweise soll ein Ausdruck eines gleichen Zustands, wie etwa „gleich“, „identisch“ und „gleichmäßig“, nicht so ausgelegt werden, dass er lediglich den Zustand angibt, in dem das Merkmal streng identisch ist, sondern umfasst auch einen Zustand, in dem es eine Toleranz oder einen Unterschied gibt, die/der immer noch die gleiche Funktion erreichen kann.
Ferner soll beispielsweise ein Ausdruck einer Form, wie etwa einer rechteckigen Form oder einer zylindrischen Form, nicht als lediglich die geometrisch strenge Form ausgelegt werden, sondern umfasst auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken innerhalb des Bereichs, in dem der gleiche Effekt erreicht werden kann.
Andererseits soll ein Ausdruck, wie etwa „umfassen“, „beinhalten“, „haben“, „enthalten“ und „bilden“, nicht als ausschließend bezüglich anderer Komponenten beabsichtigt werden.
(Gesamtkonfiguration des Turboladers 100)
1 ist eine Querschnittsansicht eines Turboladers entlang der axialen Richtung einer Drehwelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Ein Turbolader gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann beispielsweise ein an einem Motor für Automobile montierter Turbolader sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet ein Turbolader 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform drei Gehäuse, nämlich ein Turbinengehäuse 102 zum Aufnehmen eines Turbinenlaufrads 103, das an einem Ende einer Drehwelle 2 angeordnet ist, ein Verdichtergehäuse 104 zum Aufnehmen eines Verdichterlaufrads 105, das am anderen Ende der Drehwelle 2 angeordnet ist, und ein Lagergehäuse 106 zum Aufnehmen einer Radiallagervorrichtung 110 zum drehbaren Stützen der Drehwelle 2 und einer Schublagervorrichtung 1 zum Stützen einer Schubkraft der Drehwelle 2.
In einem äußeren Umfangsabschnitt des Turbinengehäuses 102 ist ein Turbinenschneckendurchgang 113 mit Spiralform ausgebildet. Das Turbinenlaufrad 103 ist im Mittelabschnitt des Turbinenschneckendurchgangs 113 angeordnet. Das Turbinenlaufrad 103 besteht aus einer kegelstumpfförmigen Turbinennabe 103a, in der die Oberseite eines Kegels entlang einer Ebene parallel zur Bodenfläche abgeschnitten ist, und einer Vielzahl von Turbinenschaufeln 103b, die so bereitgestellt sind, dass sie radial von der Umfangsfläche der Turbinennabe 103a vorstehen. Die Turbinennabe 103a des Turbinenlaufrads 103 ist mit einem Ende der Drehwelle 2 beispielsweise durch Schweißen verbunden. Ein Abgas, das durch den Turbinenschneckendurchgang 113 strömt und auf das Turbinenlaufrad 103 wirkt, wird aus dem Turbinengehäuse 102 durch einen Abgasauslass 111 abgegeben, der sich in der axialen Richtung der Drehwelle 2 öffnet.
In einem äußeren Umfangsabschnitt des Verdichtergehäuses 104 ist ein Verdichterschneckendurchgang 117 mit Spiralform ausgebildet. Das Verdichterlaufrad 105 ist im Mittelabschnitt des Verdichterschneckendurchgangs 117 angeordnet. Das Verdichterlaufrad 105 besteht aus einer kegelstumpfförmigen Verdichternabe 105a, in der die Oberseite eines Kegels entlang einer Ebene parallel zur Bodenfläche abgeschnitten ist, und einer Vielzahl von Verdichterschaufeln 105b, die so bereitgestellt sind, dass sie radial von der Umfangsfläche der Verdichternabe 105a vorstehen. Der Mittelabschnitt der Verdichternabe 105a des Verdichterlaufrads 105 weist ein Passloch (nicht gezeigt) auf, in das das andere Ende der Drehwelle 2 eingepasst ist. Das Verdichterlaufrad 105 wird am anderen Ende der Drehwelle 2 befestigt, indem ein Ende der Drehwelle 2 in das Passloch eingepasst wird und dann eine Mutter 116 von der Spitze der Verdichternabe 105a festgezogen wird. Ein Ansauggas, das durch einen Ansauggaseinlass 115 strömt, der sich in der axialen Richtung der Drehwelle 2 öffnet und durch das Verdichterlaufrad 105 verdichtet wird, strömt durch den Verdichterschneckendurchgang 117 und wird einem Motor (nicht gezeigt) zugeführt.
Das Lagergehäuse 106 ist zwischen dem Turbinengehäuse 102 und dem Verdichtergehäuse 104 angeordnet und ist an einem Ende mit dem Turbinengehäuse 102 und am anderen Ende mit dem Verdichtergehäuse 104 gekoppelt. Das Lagergehäuse 106 bildet intern einen Innenraum, durch den die Drehwelle 2 in der axialen Richtung eingeführt werden kann. Die Radiallagervorrichtung 110 und die Schublagervorrichtung 1 sind im Innenraum untergebracht. Ferner ist ein Einlassöldurchgang 112 zum Zuführen von Schmieröl zu der Radiallagervorrichtung 110 und der Schublagervorrichtung 1 am oberen Abschnitt des Lagergehäuses 106 ausgebildet. Das Schmieröl, das durch den Einlassöldurchgang 112 in das Lagergehäuse 106 eingeleitet wird, schmiert die Radiallagervorrichtung 110 und die Schublagervorrichtung 1 und wird dann durch einen Auslassöldurchgang 114, der am unteren Abschnitt des Lagergehäuses 106 ausgebildet ist, aus dem Lagergehäuse 106 abgegeben.
(Überblick über die Schublagervorrichtung 1)
2 ist eine vergrößerte Ansicht der Nähe des Abschnitts „a“ in 1 und ist eine Querschnittsansicht einer Schublagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Schublagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Schublagervorrichtung gemäß einer Ausführungsform, wenn die Drehwelle gedreht wird. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht für ein Kragenelement gemäß einer anderen Ausführungsform. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht für ein Kragenelement gemäß noch einer anderen Ausführungsform. 7 ist eine schematische Querschnittsansicht für ein Kragenelement gemäß noch einer anderen Ausführungsform. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht für ein Schubelement gemäß einer anderen Ausführungsform. 9 ist eine schematische Querschnittsansicht für ein Schubelement gemäß noch einer anderen Ausführungsform. 10 ist ein Diagramm eines Belags auf einer zweiten Schuboberfläche gemäß einer Ausführungsform. 11 ist ein Diagramm eines Belags auf einer zweiten Schuboberfläche gemäß einer anderen Ausführungsform.
Wie in 2 bis 9 gezeigt, enthält die Schublagervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen eine Drehwelle 2, einen verdichterseitigen Schubkragen 3 und einen turbinenseitigen Schubkragen 9 als Kragenelemente, und ein Schubelement 4.
In einigen Ausführungsformen, wie in 2 gezeigt, ist die Vorrichtung mit einem Ölabweiser 5 und einem Halter 7, der dazu konfiguriert ist, den Ölabweiser 5 und das Schubelement 4 auf der Außenumfangsseite der Drehwelle 2 zu halten, bereitgestellt.
In einigen Ausführungsformen ist der Halter 7 ein ringförmiges Element, und ein vorstehender Abschnitt 71, der in Richtung des Schubelements 4 vorsteht, ist um den Umfang des Halters 7 herum ausgebildet. Ein Abschnitt des vorstehenden Abschnitts 71 in Kontakt mit dem Schubelement 4 und dem Ölabweiser 5 weist eine vordere Endfläche 71a auf. Die vordere Endfläche 71a drückt die Außenumfangskante des Ölabweisers 5 und das Außenumfangsende des Schubelements 4 gegen eine Endfläche 106a eines Innenumfangsvorsprungs 106A des Lagergehäuses 106, so dass das Schubelement 4 und der Ölabweiser 5 auf der Außenumfangsseite der Drehwelle 2 gehalten werden. Ferner ist eine hintere Endfläche 71b des vorstehenden Abschnitts 71 in Kontakt mit einem ringförmigen Bewegungsbeschränkungselement 73, das in eine Innenumfangsnut des Lagergehäuses 106 eingepasst ist. Das Bewegungsbeschränkungselement 73 drückt den Halter 7 gegen das Schubelement 4.
(Verdichterseitiger Schubkragen 3)
Wie in 2 bis 9 gezeigt ist, weist der verdichterseitige Schubkragen 3 einen zylindrischen Kragenkörperabschnitt 31 und einen Flanschabschnitt 32 mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der des Kragenkörperabschnitts 31. Ferner ist der verdichterseitige Schubkragen 3 um den Umfang der Drehwelle 2 herum montiert, um mit der Drehwelle 2 drehbar zu sein.
Wie in 3 bis 9 gezeigt ist, ist eine verdichterseitige erste Schuboberfläche 310 an einer Endfläche 32a ausgebildet, die eine turbinenseitige Fläche des Flanschabschnitts 32 ist. Einzelheiten der verdichterseitigen ersten Schuboberfläche 310 werden später beschrieben.
(Turbinenseitiger Schubkragen 9)
In der veranschaulichten Ausführungsform ist der turbinenseitige Schubkragen 9 um den Umfang der Drehwelle 2 herum an der Turbinenseite des verdichterseitigen Schubkragens 3 montiert. Der turbinenseitige Schubkragen 9 weist einen zylindrischen Kragenkörperabschnitt 91 und einen Flanschabschnitt 92 mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der des Kragenkörperabschnitts 91. Eine vordere Endfläche 91a des Kragenkörperabschnitts 91 des turbinenseitigen Schubkragens 9 ist in Kontakt mit einer Endfläche 32a des Flanschabschnitts 32 des verdichterseitigen Schubkragens 3.
Wie in 3 bis 9 gezeigt ist, ist eine turbinenseitige erste Schuboberfläche 910 an einer verdichterseitigen Fläche des Flanschabschnitts 92 ausgebildet. Einzelheiten der turbinenseitigen ersten Schuboberfläche 910 werden später beschrieben.
(Schubelement 4)
Wie in 2 bis 11 gezeigt ist, ist das Schubelement 4 gemäß einigen Ausführungsformen ein ringförmiges Plattenelement mit einem Einführloch 41, in das die Drehwelle 2 eingeführt wird. Wie in 3 bis 11 gezeigt ist, ist eine verdichterseitige zweite Schuboberfläche 430, die der verdichterseitigen ersten Schuboberfläche 310 des verdichterseitigen Schubkragens 3 zugewandt ist, an einer verdichterseitigen Fläche (einer Endfläche 4a) des Schubelements 4 gemäß einigen Ausführungsformen ausgebildet. Wenn eine axiale Kraft auf die Drehwelle 2 von der Seite des Verdichterlaufrads 105 zu der Seite des Turbinenlaufrads 103 wirkt, sind die verdichterseitige zweite Schuboberfläche 430 und die verdichterseitige erste Schuboberfläche 310 in Gleitkontakt miteinander, um die Drehwelle 2, die sich dreht, während sie in das Einführloch 41 eingeführt wird, in der axialen Richtung zu stützen.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Kragenkörperabschnitt 91 des turbinenseitigen Schubkragens 9 an der Innenumfangsseite des Schubelements 4 angeordnet. Mit anderen Worten werden die Drehwelle 2 und der Kragenkörperabschnitt 91 des turbinenseitigen Schubkragens 9, der um den Umfang der Drehwelle 2 herum montiert ist, in das Einführloch 41 des Schubelements 4 eingeführt. Das äußere Umfangsende des Schubelements 4 ist am Lagergehäuse 106 befestigt. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Innenumfangsfläche des Schubelements 4 und die Außenumfangsfläche des Kragenkörperabschnitts 91 des turbinenseitigen Schubkragens 9 so konfiguriert, dass sie in Gleitkontakt miteinander kommen, wenn sich die Drehwelle 2 dreht.
Wie in 3 bis 11 gezeigt ist, ist eine turbinenseitige zweite Schuboberfläche 490, die der turbinenseitigen ersten Schuboberfläche 910 des turbinenseitigen Schubkragens 9 zugewandt ist, an einer turbinenseitigen Fläche (der anderen Endfläche 4b) des Schubelements 4 gemäß einigen Ausführungsformen ausgebildet. Wenn eine axiale Kraft auf die Drehwelle 2 von der Seite des Turbinenlaufrads 103 zu der Seite des Verdichterlaufrads 105 wirkt, sind die turbinenseitige zweite Schuboberfläche 490 und die turbinenseitige erste Schuboberfläche 910 in Gleitkontakt miteinander, um die Drehwelle 2, die sich dreht, während sie in das Einführloch 41 eingeführt wird, in der axialen Richtung zu stützen.
Ferner ist ein Ölzufuhrdurchgang 43 innerhalb des Schubelements 4 ausgebildet. Der Ölzufuhrdurchgang 43 weist eine Einlassöffnung, die an der anderen Endfläche 4b des Schubelements 4 ausgebildet ist, und eine Auslassöffnung, die an der Innenumfangsfläche (Einführloch 41) des Schubelements 4 ausgebildet ist, auf. Schmieröl von der Auslassöffnung wird einem Raum zwischen der Innenumfangsfläche des Schubelements 4 und der Außenumfangsfläche des Kragenkörperabschnitts 91 des turbinenseitigen Schubkragens 9, einem Raum zwischen der verdichterseitigen zweiten Schuboberfläche 430 des Schubelements 4 und der verdichterseitigen ersten Schuboberfläche 310 des verdichterseitigen Schubkragens 3 und einem Raum zwischen der turbinenseitigen zweiten Schuboberfläche 490 des Schubelements 4 und der turbinenseitigen ersten Schuboberfläche 910 des turbinenseitigen Schubkragens 9 zugeführt.
Nachstehend kann, sofern es nicht notwendig ist, zwischen der verdichterseitigen ersten Schuboberfläche 310 des verdichterseitigen Schubkragens 3 und der turbinenseitigen ersten Schuboberfläche 910 des turbinenseitigen Schubkragens 9 zu unterscheiden, die verdichterseitige erste Schuboberfläche 310 und die turbinenseitige erste Schuboberfläche 910 einfach als die erste Schuboberfläche 10 bezeichnet werden. Ferner kann, nachstehend, wenn sowohl auf die verdichterseitige erste Schuboberfläche 310 als auch die turbinenseitige erste Schuboberfläche 910 Bezug genommen wird, die verdichterseitige erste Schuboberfläche 310 und die turbinenseitige erste Schuboberfläche 910 einfach als die erste Schuboberfläche 10 bezeichnet werden.
Ähnlich kann, nachstehend, sofern es nicht notwendig ist, zwischen der verdichterseitigen zweiten Schuboberfläche 430 und der turbinenseitigen zweiten Schuboberfläche 490 des Schubelements 4 zu unterscheiden, die verdichterseitige zweite Schuboberfläche 430 und die turbinenseitige zweite Schuboberfläche 490 einfach als die zweite Schuboberfläche 20 bezeichnet werden. Ferner können, nachstehend, wenn sowohl auf die verdichterseitige zweite Schuboberfläche 430 als auch die turbinenseitige zweite Schuboberfläche 490 Bezug genommen wird, kann die verdichterseitige zweite Schuboberfläche 430 und die turbinenseitige zweite Schuboberfläche 490 einfach als die zweite Schuboberfläche 20 bezeichnet werden.
Zum Beispiel ist es in der Schublagervorrichtung 1 des Turboladers 100 wünschenswert, die Fläche der Gleitkontaktfläche, die die Schublast trägt, d. h. die Flächen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20, zu reduzieren, um mechanischen Verlust in der Schublagervorrichtung 1 zu unterdrücken und das Übergangsverhalten des Turboladers 100 zu verbessern. Wenn jedoch die Flächen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 einfach reduziert werden, wird die Lastkapazität der Schublast reduziert, was das Risiko von Kontakt und Verschleiß erhöhen kann.
(Merkmale, die jeder Ausführungsform gemeinsam sind)
Im Hinblick auf das Obige ist in der Schublagervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen, wie in 3 bis 9 gezeigt, die erste Schuboberfläche 10 so konfiguriert, dass sie in Bezug auf eine Ebene (senkrechte Ebene) S (siehe 3) senkrecht zu der Achse AX der Drehwelle 2 geneigt ist, so dass ein Abstand Lx (siehe 3) zwischen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 mit der Drehung der Drehwelle 2 periodisch zunimmt und abnimmt.
Insbesondere ist, wie in 3 bis 9 gezeigt, in der Schublagervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen die verdichterseitige erste Schuboberfläche 310 so konfiguriert, dass sie in Bezug auf die senkrechte Ebene S senkrecht zu der Achse AX der Drehwelle 2 geneigt ist, so dass ein Abstand Lx1 (siehe 3) zwischen der verdichterseitigen ersten Schuboberfläche 310 und der verdichterseitigen zweiten Schuboberfläche 430 mit der Drehung der Drehwelle 2 periodisch zunimmt und abnimmt.
Ähnlich ist, wie in 3 bis 9 gezeigt, in der Schublagervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen die turbinenseitige erste Schuboberfläche 910 so konfiguriert, dass sie in Bezug auf die senkrechte Ebene S senkrecht zu der Achse AX der Drehwelle 2 geneigt ist, so dass ein Abstand Lx2 (siehe 3) zwischen der turbinenseitigen ersten Schuboberfläche 910 und der turbinenseitigen zweiten Schuboberfläche 490 mit der Drehung der Drehwelle 2 periodisch zunimmt und abnimmt.
In der Schublagervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen, die in 3 bis 9 gezeigt sind, sind der gesamte Flanschabschnitt 32 des verdichterseitigen Schubkragens 3 und der gesamte Flanschabschnitt 92 des turbinenseitigen Schubkragens 9 in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt. In der Schublagervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen können jedoch der gesamte Flanschabschnitt 32 des verdichterseitigen Schubkragens 3 und der gesamte Flanschabschnitt 92 des turbinenseitigen Schubkragens 9 nicht in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt sein, solange die erste Schuboberfläche 10 in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt ist.
Wie in 3 bis 9 gezeigt, tritt bei der Schublagervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen, da der Abstand Lx zwischen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 mit der Drehung der Drehwelle 2 periodisch zunimmt und abnimmt, ein Quetscheffekt zwischen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 auf, was die Lastkapazität der Schublast verbessert. Somit kann die Reduzierung der Lastkapazität der Schublast sogar unterdrückt werden, während die Fläche der Gleitkontaktfläche, die die Schublast trägt, d. h. die Flächen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20, reduziert wird. Daher ist es, wie in 3 bis 9 gezeigt, bei der Schublagervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen möglich, sowohl den mechanischen Verlust aufgrund der reduzierten Flächen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 als auch die Reduzierung der Lastkapazität der Schublast zu unterdrücken.
In 3 sind der Flanschabschnitt 32x des verdichterseitigen Schubkragens 3 und der Flanschabschnitt 92x des turbinenseitigen Schubkragens 9, wenn die erste Schuboberfläche 10 nicht schräg zu der senkrechten Ebene S ist, d. h. parallel zu der senkrechten Ebene S ist, durch die langen gestrichelten doppelt kurzen gestrichelten Linien gezeigt.
Ferner zeigt 4 schematisch, wie der Abstand Lx zwischen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 mit der Drehung der Drehwelle 2 in der in 3 gezeigten Schublagervorrichtung 1 unter Verwendung der durchgezogenen und gestrichelten Linien periodisch zunimmt und abnimmt. In 4 sind der Flanschabschnitt 32 des verdichterseitigen Schubkragens 3 und der Flanschabschnitt 92 des turbinenseitigen Schubkragens 9, wenn der verdichterseitige Schubkragen 3 und der turbinenseitige Schubkragen 9, die durch die durchgezogenen Linien gezeigt sind, um 180 Grad um die Achse AX gedreht sind, durch die gestrichelten Linien gezeigt.
Wie in 3, 4 und 6 bis 9 gezeigt, erstrecken sich in der Schublagervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen der Kragenkörperabschnitt 31 des verdichterseitigen Schubkragens 3 und der Kragenkörperabschnitt 91 des turbinenseitigen Schubkragens 9 parallel zu der Achse AX der Drehwelle 2. Mit anderen Worten, wie in 3, 4 und 6 bis 9 gezeigt, sind in der Schublagervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen die Achse AX1 des Kragenkörperabschnitts 31 des verdichterseitigen Schubkragens 3 und die Achse AX2 des Kragenkörperabschnitts 91 des turbinenseitigen Schubkragens 9 parallel zu der Achse AX der Drehwelle 2. Ferner ist, wie oben beschrieben, die erste Schuboberfläche 10 in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt.
Jedoch kann in einigen Ausführungsformen, die in 3, 4 und 6 bis 9 gezeigt sind, beispielsweise wie in der in 5 gezeigten Ausführungsform, die verdichterseitige erste Schuboberfläche 310 in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt sein, indem die Achse AX1 des Kragenkörperabschnitts 31 des verdichterseitigen Schubkragens 3 schräg zu der Achse AX der Drehwelle 2 gemacht wird. Ähnlich kann in einigen Ausführungsformen, die in 3, 4 und 6 bis 9 gezeigt sind, beispielsweise wie in der in 5 gezeigten Ausführungsform, die turbinenseitige erste Schuboberfläche 910 in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt sein, indem die Achse AX2 des Kragenkörperabschnitts 91 des turbinenseitigen Schubkragens 9 schräg zu der Achse AX der Drehwelle 2 gemacht wird.
In der in 5 gezeigten Ausführungsform kann sich die verdichterseitige erste Schuboberfläche 310 parallel zu der radialen Richtung um die Achse AX1 des Kragenkörperabschnitts 31 des verdichterseitigen Schubkragens 3 erstrecken, und die turbinenseitige erste Schuboberfläche 910 kann sich parallel zu der radialen Richtung um die Achse AX2 des Kragenkörperabschnitts 91 des turbinenseitigen Schubkragens 9 erstrecken.
Das heißt, in einigen Ausführungsformen, die in 3, 4 und 6 bis 9 gezeigt sind, beispielsweise wie in der in 5 gezeigten Ausführungsform, kann die verdichterseitige erste Schuboberfläche 310 in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt sein, indem das Durchgangsloch zum Aufnehmen der Drehwelle 2 schräg zu der Achse AX1 des Kragenkörperabschnitts 31 des verdichterseitigen Schubkragens 3 gebildet wird. Ähnlich kann in einigen Ausführungsformen, die in 3, 4 und 6 bis 9 gezeigt sind, beispielsweise wie in der in 5 gezeigten Ausführungsform, die turbinenseitige erste Schuboberfläche 910 in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt sein, indem das Durchgangsloch zum Aufnehmen der Drehwelle 2 schräg zu der Achse AX2 des Kragenkörperabschnitts 91 des turbinenseitigen Schubkragens 9 gebildet wird.
In der Schublagervorrichtung 1 gemäß einigen Ausführungsformen, die in 2 bis 9 gezeigt sind, wie in den in 3 bis 5 und 7 bis 9 gezeigten Ausführungsformen, kann der Flanschabschnitt 32 des verdichterseitigen Schubkragens 3 einen C-abgeschrägten oder R-abgeschrägten geneigten Abschnitt 32c zwischen der Endfläche 32a und der äußeren Umfangsfläche 32b des Flanschabschnitts 32 aufweisen. Der geneigte Abschnitt 32c trägt die Schublast nicht. In ähnlicher Weise kann, obwohl nicht gezeigt, der Flanschabschnitt 92 des turbinenseitigen Schubkragens 9 einen geneigten Abschnitt ähnlich dem geneigten Abschnitt 32c zwischen der Fläche, die der anderen Endfläche 4b des Schubelements 4 zugewandt ist, d. h. der Fläche gegenüber der turbinenseitigen ersten Schuboberfläche 910 und der äußeren Umfangsfläche des Flanschabschnitts 92, aufweisen.
In der vorliegenden Offenbarung sind der geneigte Abschnitt 32c und der geneigte Abschnitt (nicht gezeigt) des Flanschabschnitts 92 nicht in der ersten Schuboberfläche 10 enthalten, da sie nicht zum Tragen der Schublast beitragen.
(In Fig. 6 und Fig. 7 gezeigte Ausführungsformen)
Zur Vereinfachung der Erläuterung in den in 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen sind eine erste Winkelposition, eine zweite Winkelposition und eine erste virtuelle Linie wie folgt definiert.
Wie in 6 gezeigt, ist in Bezug auf die Winkelposition um die Achse AX der Drehwelle 2 eine Winkelposition, in der eine erste Außenumfangsposition 13, die eine Position der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10 ist, die den kleinsten Abstand Lx von der zweiten Schuboberfläche 20 aufweist, existiert, als eine erste Winkelposition θ1 definiert.
Eine Winkelposition, die sich um 180 Grad von der ersten Winkelposition θ1 unterscheidet, ist als eine zweite Winkelposition θ2 definiert.
Eine virtuelle Linie, die durch eine erste Innenumfangsposition 17, die die Innenumfangskante 15 der ersten Schuboberfläche 10 in der ersten Winkelposition θ1 ist, und eine zweite Innenumfangsposition 18, die die Innenumfangskante 15 der ersten Schuboberfläche 10 in der zweiten Winkelposition θ2 ist, verläuft, ist als eine erste virtuelle Linie VL1 definiert.
In den in 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen ist in einem Querschnitt, der die erste virtuelle Linie VL1 und die Achse AX der Drehwelle 2 enthält, d. h. im Querschnitt, der die in 6 gezeigte Achse AX und den in 7 gezeigten Querschnitt enthält, die erste Schuboberfläche 10 so konfiguriert, dass die erste Außenumfangsposition 13 auf der der zweiten Schuboberfläche 20 gegenüberliegenden Seite der ersten virtuellen Linie VL1 angeordnet ist.
Dementsprechend ist es in den in 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen weniger wahrscheinlich, dass die erste Schuboberfläche 10 in der Nähe der ersten Außenumfangsposition 13 mit der zweiten Schuboberfläche 20 in Kontakt kommt, da die erste Außenumfangsposition 13 weiter von der zweiten Schuboberfläche 20 entfernt ist als die erste virtuelle Linie VL1. Somit ist es möglich, die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Schublagervorrichtung 1 zu verbessern.
In den in 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen enthält die erste Schuboberfläche 10 eine konische Oberfläche 12, die so ausgebildet ist, dass sie auf der zweiten Schuboberfläche 20 gleitet.
In den in 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen ist die konische Oberfläche 12 so ausgebildet, dass die Oberseite des Kegels dem Schubelement 4 zugewandt ist. In den in 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen ist die Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10 weiter von der zweiten Schuboberfläche 20 entfernt, als wenn die erste Schuboberfläche 10 flach ist. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass die erste Schuboberfläche 10 in der Nähe der Außenumfangskante 11 mit der zweiten Schuboberfläche 20 in Kontakt kommt, so dass es möglich ist, die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Schublagervorrichtung 1 zu verbessern.
Die konische Oberfläche 12 kann, wie in der in 6 gezeigten Ausführungsform, von der Innenumfangskante 15 zu der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10 ausgebildet sein, oder kann, wie in der in 7 gezeigten Ausführungsform, in einem Teilbereich um die Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10 herum ausgebildet sein.
(In Fig. 8 und Fig. 9 gezeigte Ausführungsformen)
Zur Vereinfachung der Erläuterung in den in 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen sind eine erste radiale Position und eine zweite radiale Position wie folgt definiert.
Wie in 8 und 9 gezeigt, ist eine radiale Position der zweiten Schuboberfläche 20, die der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10 zugewandt ist, als eine erste radiale Position 21 definiert. Die erste radiale Position 21 existiert über den gesamten Umfang der zweiten Schuboberfläche 20 entlang der Umfangsrichtung.
Ferner ist die innerste radiale Position der zweiten Schuboberfläche als eine zweite radiale Position 22 definiert.
In den in 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen ist die zweite Schuboberfläche 20 in der ersten radialen Position 21 weiter von der ersten Schuboberfläche 10 entfernt als in der zweiten radialen Position 22.
Insbesondere ist beispielsweise in der in 8 gezeigten Ausführungsform die zweite Schuboberfläche 20 so geneigt, dass ein Abstand von der ersten Schuboberfläche 10 von der zweiten radialen Position 22 in Richtung der radial äußeren Seite zunimmt. Ferner ist beispielsweise in der in 9 gezeigten Ausführungsform eine ringförmige Aussparung 25 auf der zweiten Schuboberfläche 20 in der ersten radialen Position 21 ausgebildet. Dementsprechend ist in der in 9 gezeigten Ausführungsform die erste radiale Position 21 weiter von der ersten Schuboberfläche 10 entfernt als die zweite radiale Position 22, da die erste radiale Position 21 die gleiche wie die radiale Position der Bodenfläche 25a der Aussparung 25 ist.
Dementsprechend ist es in den in 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen weniger wahrscheinlich, dass die erste Schuboberfläche 10 in der Nähe der ersten radialen Position 21 mit der zweiten Schuboberfläche 20 in Kontakt kommt, da die zweite Schuboberfläche 20 in der ersten radialen Position 21 weiter von der ersten Schuboberfläche 10 entfernt ist als in der zweiten radialen Position 22. Somit ist es möglich, die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Schublagervorrichtung 1 zu verbessern.
In der in 9 gezeigten Ausführungsform ist die zweite Schuboberfläche 20 in mindestens einem Teil eines Bereichs 27, der radial außerhalb der ersten radialen Position 21 angeordnet ist, näher an der ersten Schuboberfläche 10 als in der ersten radialen Position 21.
Insbesondere ist in der in 9 gezeigten Ausführungsform mindestens ein Teil des Bereichs radial außerhalb der ringförmigen Aussparung 25 näher an der ersten Schuboberfläche 10 als die Bodenfläche 25a der Aussparung 25.
Dementsprechend ist in der in 9 gezeigten Ausführungsform die Abmessung des Schubelements 4 entlang der axialen Richtung in mindestens einem Teil des Bereichs 27 radial außerhalb der ersten radialen Position 21 größer als die Abmessung des Schubelements 4 entlang der axialen Richtung in der ersten radialen Position 21. Beispielsweise kann im Falle, in dem das Schubelement 4 ein Plattenelement ist, das sich entlang der radialen Richtung erstreckt, wie in den veranschaulichten Ausführungsformen, die Festigkeit des Schubelements 4 verbessert werden, indem die Dicke des Schubelements 4 in mindestens einem Teil des Bereichs 27 radial außerhalb der ersten radialen Position 21 wie beim Schubelement 4 gemäß der in 9 gezeigten Ausführungsform erhöht wird.
(Ausführungsform des Belags 200)
Eine Ausführungsform eines Belags 200 auf der zweiten Schuboberfläche 20 wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. 10 zeigt das Schubelement 4 aus der axialen Richtung gesehen.
In einigen Ausführungsformen, die in 2 bis 9 gezeigt sind, kann das Schubelement 4 einen Belag 200 aufweisen, der in 10 gezeigt ist. Der Belag 200, der in 10 gezeigt ist, ist auf der zweiten Schuboberfläche 20 ausgebildet.
Der Belag 200, der in 10 gezeigt ist, ist mit einer Vielzahl von Aussparungen 211, einer Vielzahl äußerer Wehrabschnitte 213, die auf der radial äußeren Seite in den Aussparungen 211 ausgebildet sind, und einer Vielzahl innerer Wehrabschnitte 215, die auf der radial inneren Seite in den Aussparungen 211 ausgebildet sind, die auf der zweiten Schuboberfläche 20 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, bereitgestellt.
Im Belag 200, der in 10 gezeigt ist, steht jede der Aussparungen 211 mit dem Einführloch 41 über ein Verbindungsloch 217 in Verbindung. Jedes Verbindungsloch 217 ist von der Mittelposition 211C der Aussparung 211 in der Umfangsrichtung der Drehwelle 2 zur stromaufwärtigen Seite in der Drehrichtung der Drehwelle 2 versetzt. In 10 ist die Drehrichtung der Drehwelle 2 durch den Pfeil R angegeben.
Im Belag 200, der in 10 gezeigt ist, ist ein Stegabschnitt 219 zwischen zwei Aussparungen 211 benachbart zueinander in der Umfangsrichtung ausgebildet.
Im Belag 200, der in 10 gezeigt ist, kann, da die Aussparungen 211 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wenn sich die erste Schuboberfläche 10, die so konfiguriert ist, dass sie in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt ist, um die Achse AX dreht, der Quetscheffekt effektiver erhalten werden. Ferner ist der Belag 200, der in 10 gezeigt ist, leicht zu verarbeiten, da die Aussparungen 211 leicht durch einen Fräser oder dergleichen ausgebildet werden können.
Im Belag 200, der in 10 gezeigt ist, fließt Schmieröl vom Einführloch 41 in jede der Aussparungen 211 durch jedes der Verbindungslöcher 217. Aufgrund des Einflusses der Drehung der Drehwelle 2 weist dieses Schmieröl eine stromabwärtige Geschwindigkeitskomponente in der Drehrichtung auf. Ferner kann, da jedes Verbindungsloch 217 von der Mittelposition 211C der Aussparung 211 in der Umfangsrichtung der Drehwelle 2 zur stromaufwärtigen Seite in der Drehrichtung der Drehwelle 2 versetzt ist, das Schmieröl leicht in die Aussparung 211 eintreten. Infolgedessen fließt das Schmieröl, das in die Aussparung 211 eintritt, leicht von der Aussparung 211 in einen Spalt zwischen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 (einen Spalt zwischen der ersten Schuboberfläche 10 und dem Stegabschnitt 219). Es ist somit leicht, die Lastkapazität der Schublagervorrichtung 1 sicherzustellen.
(Eine andere Ausführungsform des Belags 200)
Eine andere Ausführungsform eines Belags 200 auf der zweiten Schuboberfläche 20 wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. 11 zeigt das Schubelement 4 aus der axialen Richtung gesehen. In 11 ist zur Vereinfachung der Erläuterung einer ringförmigen Nut 45, die später beschrieben wird, eine Querschnittsansicht des verdichterseitigen Schubkragens 3 entlang der Achse AX ebenfalls gezeigt, um die Abmessungen mit jedem Abschnitt des verdichterseitigen Schubkragens 3 zu vergleichen. Im verdichterseitigen Schubkragen 3, der in 11 gezeigt ist, ist zur Vereinfachung der Erläuterung die verdichterseitige erste Schuboberfläche 310 nicht in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt.
In einigen Ausführungsformen, die in 2 bis 9 gezeigt sind, kann das Schubelement 4 einen Belag 200 aufweisen, der in 11 gezeigt ist. Der Belag 200, der in 11 gezeigt ist, ist auf der zweiten Schuboberfläche 20 ausgebildet.
Der Belag 200, der in 11 gezeigt ist, ist ein Belag 200, der mit einer Vielzahl von verjüngten Abschnitten 221 und einer Vielzahl von Stegabschnitten 229, die in der Umfangsrichtung auf der zweiten Schuboberfläche 20 angeordnet sind, die ein sogenannter verjüngter Stegschublagerbelag 200 ist, bereitgestellt ist. Im Belag 200, der in 11 gezeigt ist, ist ein äußerer Wehrabschnitt 223 auf der radial äußeren Seite in jedem verjüngten Abschnitt 221 ausgebildet.
(Ringförmige Nut 45)
In einigen Ausführungsformen, die in 2 bis 9 gezeigt sind, kann das Schubelement 4 eine ringförmige Nut 45 aufweisen, die in 11 in einem Bereich radial außerhalb des Belags 200, der in 10 und 11 gezeigt ist, gezeigt ist. Die ringförmige Nut 45, die in 11 gezeigt ist, kann auf entweder einer Endfläche 4a oder der anderen Endfläche 4b bereitgestellt sein. Das heißt, in einigen Ausführungsformen, die in 2 bis 9 gezeigt sind, kann das Schubelement 4 eine ringförmige Nut 45 aufweisen, die sich in der Umfangsrichtung auf der zweiten Schuboberfläche 20 erstreckt. Der Durchmesser der Innenumfangskante 45a der ringförmigen Nut 45 ist kleiner als der Durchmesser der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10, und der Durchmesser der Außenumfangskante 45b der ringförmigen Nut 45 ist größer als der Durchmesser der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10.
Mit der ringförmigen Nut 45, die in 11 gezeigt ist, kann der Quetscheffekt effektiver durch das Schmieröl erhalten werden, das sich in der ringförmigen Nut 45 angesammelt hat, während der Kontakt zwischen dem Bereich in der Nähe der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 durch die ringförmige Nut 45 unterdrückt wird.
Ein Turbolader 100 nach mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst das Turbinenlaufrad 103, das an einem Ende der Drehwelle 2 angebracht ist, das Verdichterlaufrad 105, das am anderen Ende der Drehwelle 2 angebracht ist, und die Schublagervorrichtung 1 nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
Somit kann ein ausgezeichnetes Übergangsverhalten des Turboladers 100 erzielt werden, während die Haltbarkeit des Turboladers 100 sichergestellt wird.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst Modifikationen an den oben beschriebenen Ausführungsformen und Ausführungsformen, die aus Kombinationen dieser Ausführungsformen bestehen.
Zum Beispiel kann, wie oben beschrieben, die erste Schuboberfläche 10, die so konfiguriert ist, dass sie in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt ist, an nur einem des verdichterseitigen Schubkragens 3 oder des turbinenseitigen Schubkragens 9 bereitgestellt sein.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Schublagervorrichtung 1 eine Lagervorrichtung zum Stützen der Schubkraft der Drehwelle 2 im Turbolader 100, kann aber eine Lagervorrichtung zum Stützen einer Schubkraft einer Drehwelle in einer anderen Drehvorrichtung als dem Turbolader 100 sein. In diesem Fall kann das Schmierfluid eine andere Flüssigkeit als Schmieröl sein oder kann ein Gas sein.
Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Inhalte würden beispielsweise wie folgt verstanden werden.

(1) Eine Schublagervorrichtung 1 gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält: eine Drehwelle 2; einen verdichterseitigen Schubkragen 3 und einen turbinenseitigen Schubkragen 9 als Kragenelement, das an die Drehwelle 2 angepasst ist und eine erste Schuboberfläche 10 aufweist; und ein Schubelement 4 mit einem Einführloch 41, in das die Drehwelle 2 eingeführt wird, und einer zweiten Schuboberfläche 20, die um das Einführloch 41 herum angeordnet ist und der ersten Schuboberfläche 10 des Kragenelements zugewandt ist. Die erste Schuboberfläche 10 ist so konfiguriert, dass sie in Bezug auf eine senkrechte Ebene S senkrecht zu der Achse AX der Drehwelle 2 geneigt ist, so dass ein Abstand Lx zwischen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 mit der Drehung der Drehwelle 2 periodisch zunimmt und abnimmt.

Gemäß der obigen Konfiguration (1) tritt, da der Abstand Lx zwischen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 mit der Drehung der Drehwelle 2 periodisch zunimmt und abnimmt, ein Quetscheffekt zwischen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 auf, was die Lastkapazität der Schublast verbessert. Somit kann die Reduzierung der Lastkapazität der Schublast sogar unterdrückt werden, während die Fläche der Gleitkontaktfläche, die die Schublast trägt, d. h. die Flächen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20, reduziert wird. Daher ist es mit der obigen Konfiguration (1) möglich, sowohl den mechanischen Verlust aufgrund der reduzierten Flächen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 als auch die Reduzierung der Lastkapazität der Schublast zu unterdrücken.
Wie oben beschrieben, ist eine Winkelposition, in der eine erste Außenumfangsposition 13, die eine Position der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10 ist, die den kleinsten Abstand Lx von der zweiten Schuboberfläche 20 aufweist, existiert, als eine erste Winkelposition θ1 definiert.
Ferner ist eine virtuelle Linie, die durch eine erste Innenumfangsposition 17, die die Innenumfangskante 15 der ersten Schuboberfläche 10 in der ersten Winkelposition θ1 ist, und eine zweite Innenumfangsposition 18, die die Innenumfangskante 15 der ersten Schuboberfläche 10 in einer zweiten Winkelposition θ2 ist, die sich um 180 Grad von der ersten Winkelposition θ1 unterscheidet, verläuft, als eine erste virtuelle Linie VL1 definiert.
(2) In einigen Ausführungsformen ist in der obigen Konfiguration (1) in einem Querschnitt, der die erste virtuelle Linie VL1 und die Achse AX der Drehwelle 2 enthält, die erste Schuboberfläche 10 so konfiguriert, dass die erste Außenumfangsposition 13 auf der der zweiten Schuboberfläche 20 gegenüberliegenden Seite der ersten virtuellen Linie VL1 angeordnet ist.
Da gemäß der obigen Konfiguration (2) die erste Außenumfangsposition 13 weiter von der zweiten Schuboberfläche 20 entfernt ist als die erste virtuelle Linie VL1, ist es weniger wahrscheinlich, dass die erste Schuboberfläche 10 in der Nähe der ersten Außenumfangsposition 13 mit der zweiten Schuboberfläche 20 in Kontakt kommt. Somit ist es möglich, die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Schublagervorrichtung 1 zu verbessern.
(3) In einigen Ausführungsformen enthält in der obigen Konfiguration (2) die erste Schuboberfläche 10 eine konische Oberfläche 12, die so ausgebildet ist, dass sie auf der zweiten Schuboberfläche 20 gleitet.
Wenn gemäß der obigen Konfiguration (3) die konische Oberfläche 12 so ausgebildet ist, dass die Oberseite des Kegels dem Schubelement 4 zugewandt ist, ist die Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10 weiter von der zweiten Schuboberfläche 20 entfernt, als wenn die erste Schuboberfläche 10 flach ist. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass die erste Schuboberfläche 10 in der Nähe der Außenumfangskante 11 mit der zweiten Schuboberfläche 20 in Kontakt kommt, so dass es möglich ist, die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Schublagervorrichtung 1 zu verbessern.
Eine radiale Position der zweiten Schuboberfläche 20, die der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10 zugewandt ist, ist als eine erste radiale Position 21 definiert.
Ferner ist die innerste radiale Position der zweiten Schuboberfläche 20 als eine zweite radiale Position 22 definiert.
(4) In einigen Ausführungsformen ist in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (3) die zweite Schuboberfläche 20 in der ersten radialen Position 21 weiter von der ersten Schuboberfläche 10 entfernt als in der zweiten radialen Position 22.
Da gemäß der obigen Konfiguration (4) die zweite Schuboberfläche 20 in der ersten radialen Position 21, die der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10 zugewandt ist, weiter von der ersten Schuboberfläche 10 entfernt ist als in der zweiten radialen Position 22, ist es weniger wahrscheinlich, dass die erste Schuboberfläche 10 in der Nähe der ersten radialen Position 21 mit der zweiten Schuboberfläche 20 in Kontakt kommt. Somit ist es möglich, die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Schublagervorrichtung 1 zu verbessern.
(5) In einigen Ausführungsformen ist in der obigen Konfiguration (4) die zweite Schuboberfläche 20 in mindestens einem Teil eines Bereichs 27, der radial außerhalb der ersten radialen Position 21 angeordnet ist, näher an der ersten Schuboberfläche 10 als in der ersten radialen Position 21.
Gemäß der obigen Konfiguration (5) ist die Abmessung des Schubelements 4 entlang der axialen Richtung in mindestens einem Teil des Bereichs 27 radial außerhalb der ersten radialen Position 21 größer als die Abmessung des Schubelements 4 entlang der axialen Richtung in der ersten radialen Position 21. Beispielsweise kann im Falle, in dem das Schubelement 4 ein Plattenelement ist, das sich entlang der radialen Richtung erstreckt, mit der obigen Konfiguration (5) die Festigkeit des Schubelements 4 verbessert werden, indem die Dicke des Schubelements 4 in mindestens einem Teil des Bereichs 27 radial außerhalb der ersten radialen Position 21 erhöht wird.
(6) In einigen Ausführungsformen ist in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (5) das Schubelement 4 mit einer Vielzahl von Aussparungen 211, einer Vielzahl äußerer Wehrabschnitte 213, die auf der radial äußeren Seite in den Aussparungen 211 ausgebildet sind, und einer Vielzahl innerer Wehrabschnitte 215, die auf der radial inneren Seite in den Aussparungen 211 ausgebildet sind, die auf der zweiten Schuboberfläche 20 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, bereitgestellt.
Gemäß der obigen Konfiguration (6) kann, da die Aussparungen 211 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wenn sich die erste Schuboberfläche 10, die so konfiguriert ist, dass sie in Bezug auf die senkrechte Ebene S geneigt ist, um die Achse AX dreht, der Quetscheffekt effektiver erhalten werden. Ferner kann mit der obigen Konfiguration (6), da die Aussparungen 211 leicht durch einen Fräser oder dergleichen ausgebildet werden können, leicht verarbeitet werden.
(7) In einigen Ausführungsformen steht in der obigen Konfiguration (6) jede der Aussparungen 211 mit dem Einführloch 41 über ein Verbindungsloch 217 in Verbindung. Jedes Verbindungsloch 217 ist von der Mittelposition 211C der Aussparung 211 in der Umfangsrichtung der Drehwelle 2 zur stromaufwärtigen Seite in der Drehrichtung der Drehwelle 2 versetzt.
Gemäß der obigen Konfiguration (7) fließt Fluid vom Einführloch 41 in jede der Aussparungen 211 durch jedes der Verbindungslöcher 217. Aufgrund des Einflusses der Drehung der Drehwelle 2 weist dieses Fluid eine stromabwärtige Geschwindigkeitskomponente in der Drehrichtung auf. Ferner kann, da jedes Verbindungsloch 217 von der Mittelposition 211C der Aussparung 211 in der Umfangsrichtung der Drehwelle 2 zur stromaufwärtigen Seite in der Drehrichtung der Drehwelle 2 versetzt ist, das Fluid leicht in die Aussparung 211 eintreten. Infolgedessen fließt das Fluid, das in die Aussparung 211 eintritt, leicht von der Aussparung 211 in einen Spalt zwischen der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20. Es ist somit leicht, die Lastkapazität der Schublagervorrichtung 1 sicherzustellen.
(8) In einigen Ausführungsformen weist in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (7) das Schubelement 4 eine ringförmige Nut 45 auf, die sich in der Umfangsrichtung auf der zweiten Schuboberfläche 20 erstreckt. Der Durchmesser der Innenumfangskante 45a der ringförmigen Nut 45 ist kleiner als der Durchmesser der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10, und der Durchmesser der Außenumfangskante 45b der ringförmigen Nut 45 ist größer als der Durchmesser der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10.
Gemäß der obigen Konfiguration (8) kann der Quetscheffekt effektiver durch das Fluid erhalten werden, das sich in der ringförmigen Nut 45 angesammelt hat, während der Kontakt zwischen dem Bereich in der Nähe der Außenumfangskante 11 der ersten Schuboberfläche 10 und der zweiten Schuboberfläche 20 durch die ringförmige Nut 45 unterdrückt wird.
(9) Turbolader 100 nach mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, beinhaltet: ein Turbinenlaufrad 103, das an einem Ende einer Drehwelle 2 angebracht ist; ein Verdichterlaufrad 105, das an einem anderen Ende der Drehwelle 2 angebracht ist; und eine Schublagervorrichtung 1 mit einer der obigen Konfigurationen (1) bis (8).
Gemäß der obigen Konfiguration (9), da die Schublagervorrichtung 1 mit einer der obigen Konfigurationen (1) bis (8) beinhaltet ist, kann ein ausgezeichnetes Übergangsverhalten des Turboladers 100 erzielt werden, während die Haltbarkeit des Turboladers 100 sichergestellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Schublagervorrichtung
2: Drehwelle
3: Verdichterseitiger Schubkragen (Kragenelement)
4: Schubelement
9: Turbinenseitiger Schubkragen (Kragenelement)
10: Erste Schuboberfläche
11: Außenumfangskante
12: Konische Oberfläche
13: Erste Außenumfangsposition
15: Innenumfangskante
17: Erste Innenumfangsposition
18: Zweite Innenumfangsposition
20: Zweite Schuboberfläche
21: Erste radiale Position
22: Zweite radiale Position
25: Aussparung
27: Bereich
32: Flanschabschnitt
41: Einführloch
45: Ringförmige Nut
92: Flanschabschnitt
100: Turbolader
103: Turbinenlaufrad
105: Verdichterlaufrad
200: Belag
211: Aussparung
213: Äußerer Wehrabschnitt
215: Innerer Wehrabschnitt
217: Verbindungsloch
219: Stegabschnitt
310: Verdichterseitige erste Schuboberfläche
430: Verdichterseitige zweite Schuboberfläche
490: Turbinenseitige zweite Schuboberfläche
910: Turbinenseitige erste Schuboberfläche

Claims

Schublagervorrichtung, umfassend: eine Drehwelle; ein Kragenelement, das an die Drehwelle angepasst ist und eine erste Schuboberfläche aufweist; und ein Schubelement mit einem Einführloch, in das die Drehwelle eingeführt wird, und einer zweiten Schuboberfläche, die um das Einführloch herum angeordnet ist und der ersten Schuboberfläche des Kragenelements zugewandt ist, wobei die erste Schuboberfläche so konfiguriert ist, dass sie in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu einer Achse der Drehwelle geneigt ist, so dass ein Abstand zwischen der ersten Schuboberfläche und der zweiten Schuboberfläche mit Drehung der Drehwelle periodisch zunimmt und abnimmt.
Schublagervorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn eine Winkelposition, in der eine erste Außenumfangsposition existiert, als eine erste Winkelposition definiert ist, wobei die erste Außenumfangsposition eine Position einer Außenumfangskante der ersten Schuboberfläche ist, die den kleinsten Abstand von der zweiten Schuboberfläche aufweist, und eine virtuelle Linie, die durch eine erste Innenumfangsposition und eine zweite Innenumfangsposition verläuft, als eine erste virtuelle Linie definiert ist, wobei die erste Innenumfangsposition eine Innenumfangskante der ersten Schuboberfläche in der ersten Winkelposition ist, und die zweite Innenumfangsposition eine Innenumfangskante der ersten Schuboberfläche in einer zweiten Winkelposition ist, die sich um 180 Grad von der ersten Winkelposition unterscheidet, in einem Querschnitt, der die erste virtuelle Linie und die Achse der Drehwelle enthält, die erste Schuboberfläche so konfiguriert ist, dass die erste Außenumfangsposition auf einer der zweiten Schuboberfläche gegenüberliegenden Seite der ersten virtuellen Linie angeordnet ist.
Schublagervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Schuboberfläche eine konische Oberfläche beinhaltet, die so ausgebildet ist, dass sie auf der zweiten Schuboberfläche gleitet.
Schublagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn eine radiale Position der zweiten Schuboberfläche, die einer Außenumfangskante der ersten Schuboberfläche zugewandt ist, als eine erste radiale Position definiert ist, und eine innerste radiale Position der zweiten Schuboberfläche als eine zweite radiale Position definiert ist, die zweite Schuboberfläche in der ersten radialen Position weiter von der ersten Schuboberfläche entfernt ist als in der zweiten radialen Position.
Schublagervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zweite Schuboberfläche in mindestens einem Teil eines Bereichs, der radial außerhalb der ersten radialen Position angeordnet ist, näher an der ersten Schuboberfläche liegt als in der ersten radialen Position.
Schublagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Schubelement mit einer Vielzahl von Aussparungen, einer Vielzahl äußerer Wehrabschnitte, die auf einer radial äußeren Seite in den Aussparungen ausgebildet sind, und einer Vielzahl von inneren Wehrabschnitten, die auf einer radial inneren Seite in den Aussparungen ausgebildet sind, die auf der zweiten Schuboberfläche in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, bereitgestellt ist.
Schublagervorrichtung nach Anspruch 6, wobei jede der Vielzahl von Aussparungen mit dem Einführloch über ein Verbindungsloch verbunden ist, und wobei jedes Verbindungsloch von einer Mittelposition der Aussparung in einer Umfangsrichtung der Drehwelle zu einer stromaufwärtigen Seite in einer Drehrichtung der Drehwelle versetzt ist.
Schublagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Schubelement eine ringförmige Nut aufweist, die sich in einer Umfangsrichtung auf der zweiten Schuboberfläche erstreckt, und wobei ein Durchmesser einer Innenumfangskante der ringförmigen Nut kleiner ist als ein Durchmesser einer Außenumfangskante der ersten Schuboberfläche, und ein Durchmesser einer Außenumfangskante der ringförmigen Nut größer ist als der Durchmesser der Außenumfangskante der ersten Schuboberfläche.
Turbolader, umfassend: ein Turbinenlaufrad, das an einem Ende der Drehwelle angebracht ist; ein Verdichterlaufrad, das an einem anderen Ende der Drehwelle angebracht ist; und die Schublagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.