DE112020005348T5

DE112020005348T5 - Kühlstruktur und Turbolader

Info

Publication number: DE112020005348T5
Application number: DE112020005348.2T
Authority: DE
Inventors: Kenichi SEGAWA
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2022-08-11
Also published as: JPWO2021084871A1; US11732606B2; JP7315019B2; US20220220864A1; CN114585803A; WO2021084871A1

Abstract

Eine Kühlstruktur CS umfasst einen Körper (Gehäuse) 207, der einen inneren zylindrischen Abschnitt 207a umfasst, der mit einem Einsetzloch 201 versehen ist, durch das eine Welle 15 eingesetzt ist, einen Kühlmittelströmungspfad 211, der radial außerhalb des inneren zylindrischen Abschnitts 207a des Körpers 207 ausgebildet ist, sowie ein Kappenelement 209, das radial außerhalb des inneren zylindrischen Abschnitts 207a des Körpers 207 und neben dem Kühlmittelströmungspfad 211 angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kühlstruktur und einen Turbolader. Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-196986 , die am 30. Oktober 2019 eingereicht wurde, deren Inhalte vorliegend durch Bezugnahme eingeschlossen sind.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise umfasst ein Turbolader ein Turbinengehäuse, ein Lagergehäuse und ein Verdichtergehäuse. Ein Turbinenlaufrad ist in dem Turbinengehäuse aufgenommen. Ein Verdichterlaufrad ist in dem Verdichtergehäuse aufgenommen. Das Turbinenlaufrad und das Verdichterlaufrad sind durch eine Welle verbunden. Das Lagergehäuse nimmt die Welle und ein Lager auf. Das Lager stützt die Welle.
Ein Kühlmittelströmungspfad und ein Schmiermittelströmungspfad sind in dem Lagergehäuse ausgebildet. Kühlmittel strömt durch die Kühlmittelströmungspfade. Das Kühlmittel kühlt das Lagergehäuse. Schmiermittel strömt durch den Schmiermittelströmungspfad. Das Schmiermittel wird dem Lager durch den Schmiermittelströmungspfad zugeführt. Das Schmiermittel schmiert das Lager.
Patentliteratur 1 zeigt ein Lagergehäuse einer aufgeteilten Art. Das Lagergehäuse der aufgeteilten Art ist durch eine Teilungsebene geteilt, die senkrecht zu der Axialrichtung der Welle ist, in einem Raum zwischen dem Lager und dem Turbinenlaufrad. Das Lagergehäuse der aufgeteilten Art umfasst ein erstes Lagergehäuse und ein zweites Lagergehäuse. Das erste Lagergehäuse ist auf einer Seite des Verdichterlaufrades angeordnet. Das zweite Lagergehäuse ist auf einer Turbinenlaufradseite angeordnet.
Ein erster Kühlmittelströmungspfad ist in dem ersten Lagergehäuse ausgebildet. Ein zweiter Kühlmittelströmungspfad ist in dem zweiten Lagergehäuse ausgebildet. Wenn das erste Lagergehäuse und das zweite Lagergehäuse miteinander verbunden sind, bilden der erste Kühlmittelströmungspfad und der zweite Kühlmittelströmungspfad einen einzelnen Kühlmittelströmungspfad aus.
In dem Raum zwischen dem Lager und dem Turbinenlaufrad ist ein Wellenaufnahmeraum ausgebildet, um die Welle aufzunehmen. Ein erster Wellenaufnahmeraum ist in dem ersten Lagergehäuse ausgebildet. Ein zweiter Wellenaufnahmeraum ist in dem zweiten Lagergehäuse ausgebildet. Wenn das erste Lagergehäuse und das zweite Lagergehäuse miteinander verbunden sind, bilden der erste Wellenaufnahmeraum und der zweite Wellenaufnahmeraum einen einzelnen Wellenaufnahmeraum aus.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP H07-150962 A
Zusammenfassung
Technische Aufgabe
Jedoch kann ein Teil des Kühlmittels, das durch die Kühlmittelströmungspfade strömt, in den Wellenaufnahmeraum durch die Teilungsfläche strömen. In dem Wellenaufnahmeraum wird das Schmiermittel, nachdem es das Lager geschmiert hat, verteilt. Daher besteht eine Gefahr, dass das Schmiermittel und das Kühlmittel in dem Wellenaufnahmeraum vermischt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Kühlstruktur und einen Turbolader vorzusehen, die ein Vermischen eines Schmiermittels und eines Kühlmittels reduzieren können.
Lösung der Aufgabe
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst eine Kühlstruktur gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Gehäuse, das einen inneren zylindrischen Abschnitt umfasst, der mit einem Einsetzloch versehen ist, durch den eine Welle eingesetzt ist; einen Kühlmittelströmungspfad, der radial außerhalb des inneren zylindrischen Abschnitts in dem Gehäuse ausgebildet ist; sowie ein Kappenelement, das radial außerhalb des inneren zylindrischen Abschnitts des Gehäuses und neben dem Kühlmittelströmungspfad angeordnet ist.
Die Kühlstruktur kann Folgendes umfassen: einen inneren Endabschnitt, der dem Gehäuse in einer Radialrichtung gegenüberliegt und an einem inneren Teil des Kappenelements ausgebildet ist; einen äußeren Endabschnitt, der dem Gehäuse in der Radialrichtung gegenüberliegt und an einem äußeren Teil des Kappenelements ausgebildet ist; sowie eine Anlagefläche, die in dem Gehäuse ausgebildet ist und entweder den inneren Endabschnitt oder den äußeren Endabschnitt in einer Axialrichtung der Welle berührt.
Die Kühlstruktur kann Folgendes umfassen: eine innere gegenüberliegende Fläche des Gehäuses, wobei die innere gegenüberliegende Fläche dem inneren Endabschnitt in der Radialrichtung gegenüberliegt; eine äußere gegenüberliegende Fläche des Gehäuses, wobei die äußere gegenüberliegende Fläche dem äußeren Endabschnitt in der Radialrichtung gegenüberliegt; sowie ein Dichtungselement, das an entweder der inneren gegenüberliegenden Fläche oder der äußeren gegenüberliegenden Fläche angeordnet ist.
Die Kühlstruktur kann ein Dichtungselement umfassen, das an der Anlagefläche angeordnet ist.
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst der Turbolader der vorliegenden Offenbarung die vorstehende Kühlstruktur.
Wirkungen der Offenbarung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein Vermischen eines Schmiermittels und eines Kühlmittels zu reduzieren.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers.
2 ist ein Ausschnitt eines Bereichs, der durch Strich-Punktlinien in 1 umschlossen ist.
3 ist ein Ausschnitt eines Bereichs, der durch Strichlinien in 1 umschlossen ist.
4 zeigt einen Zustand, in dem eine Anlagefläche einen inneren Endabschnitt eines Kappenelements berührt.
5 zeigt einen Zustand, in dem ein Dichtungselement an einer äußeren gegenüberliegenden Fläche angeordnet ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Bestimmte Maße, Werkstoffe sowie numerische Werte, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, sind lediglich Beispiele zum besseren Verständnis und beschränkten die vorliegende Offenbarung nicht, es sei denn, es ist anders beschrieben. In dieser Beschreibung und den Zeichnungen werden doppelte Erläuterungen von Elementen, die im Wesentlichen dieselben Funktionen und Konfigurationen haben, ausgelassen, indem ihnen dieselben Bezugszeichen zugeordnet werden. Außerdem sind Elemente, die nicht unmittelbar mit der vorliegenden Offenbarung zusammenhängen, bei den Figuren ausgelassen.
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers TC. Eine Richtung, die durch einen Pfeil L in 1 angezeigt ist, wird als die linke Seite des Turboladers TC beschrieben. Eine Richtung, die durch einen Pfeil R in 1 angezeigt ist, wird als die rechte Seite des Turboladers TC beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Turbolader TC einen Turboladerkörper 1 auf. Der Turboladerkörper 1 umfasst ein Lagergehäuse 3, ein Turbinengehäuse 5 sowie ein Verdichtergehäuse 7. Das Turbinengehäuse 5 ist mit der linken Seite des Lagergehäuses 3 durch einen Befestigungsbolzen 9 verbunden. Das Verdichtergehäuse 7 ist mit der rechten Seite des Lagergehäuses 3 durch einen Befestigungsbolzen 11 verbunden.
Ein Lagerloch 3a ist in dem Lagergehäuse 3 ausgebildet. Das Lagerloch 3a verläuft durchgehend in der Links-nach-Rechts-Richtung des Turboladers TC. Ein Lager 13 ist in dem Lagerloch 3a angeordnet. In 1 ist ein halbschwimmendes Lager als ein Beispiel des Lagers 13 gezeigt. Jedoch kann das Lager 13 irgendein anderes Radiallager, wie etwa ein vollschwimmendes Lager oder ein Wälzlager, sein. Eine Welle 15 ist in das Lager 13 eingesetzt. Die Welle 15 ist durch das Lager 13 drehbar gestützt. Ein Turbinenlaufrad 17 ist an dem linken Ende der Welle 15 vorgesehen. Das Turbinenlaufrad 17 ist in dem Turbinengehäuse 5 drehbar aufgenommen. Das Verdichterlaufrad 19 ist an dem rechten Ende der Welle 15 vorgesehen. Das Verdichterlaufrad 19 ist in dem Verdichtergehäuse 7 drehbar aufgenommen. Das Turbinenlaufrad 17 und das Verdichterlaufrad 19 drehen einstückig mit der Welle 15.
Ein Einlass 21 ist in dem Verdichtergehäuse 7 ausgebildet. Der Einlass 21 öffnet sich zu der rechten Seite des Turboladers TC. Der Einlass 21 ist mit einem Luftfilter (nicht gezeigt) verbunden. Ein Diffusorströmungspfad 23 ist zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem Verdichtergehäuse 7 ausgebildet. Der Diffusorströmungspfad 23 beaufschlagt Luft mit Druck. Der Diffusorströmungspfad 23 ist in einer ringförmigen Gestalt von einer inneren Seite zu einer äußeren Seite in einer Radialrichtung der Welle 15 (des Verdichterlaufrads 19) (nachstehend einfach als die Radialrichtung bezeichnet) ausgebildet. Der Diffusorströmungspfad 23 ist mit dem Einlass 21 über das Verdichterlaufrad 19 an dem radial inneren Teil verbunden.
Ein Verdichterspiralströmungspfad 25 ist in dem Verdichtergehäuse 7 ausgebildet. Der Verdichterspiralströmungspfad 25 ist in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet. Der Verdichterspiralströmungspfad 25 ist beispielsweise radial außerhalb des Verdichterlaufrads 19 ausgebildet. Der Verdichterspiralströmungspfad 25 ist mit einer Einlassöffnung einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) und mit dem Diffusorströmungspfad 23 verbunden.
Wenn das Verdichterlaufrad 19 dreht, wird Luft in das Verdichtergehäuse 7 aus dem Einlass 21 gesaugt. Die Einlassluft wird druckbeaufschlagt und beschleunigt, während sie durch die Schaufeln des Verdichterlaufrads 19 strömt. Die druckbeaufschlagte und beschleunigte Luft wird in dem Diffusorströmungspfad 23 und dem Verdichterspiralströmungspfad 25 druckbeaufschlagt. Die druckbeaufschlagte Luft wird aus einer Ausstoßöffnung (nicht gezeigt) ausgestoßen und wird zu der Einlassöffnung der Kraftmaschine geführt.
Eine Dichtungsplatte 27 ist auf einer hinteren Seite (der linken Seite in 1) des Verdichterlaufrads 19 angeordnet. Die Dichtungsplatte 27 hat eine Scheibengestalt. Ein Außendurchmesser der Dichtungsplatte 27 ist größer als der maximale Außendurchmesser des Verdichterlaufrads 19. Jedoch kann der Außendurchmesser der Dichtungsplatte 27 gleich dem maximalen Außendurchmesser des Verdichterlaufrads 19 sein, oder kann kleiner sein als der maximale Außendurchmesser des Verdichterlaufrads 19. Ein Durchgangsloch ist in der Dichtungsplatte 27 in der Mitte der Radialrichtung ausgebildet. Eine Welle 15 ist in das Durchgangsloch eingesetzt.
Ein Einsetzloch 3b ist in dem Lagergehäuse 3 an einer Fläche ausgebildet, die näher zu dem Verdichtergehäuse 7 ist (rechte Seite in 1). Die Dichtungsplatte 27 ist in das Einsetzloch 3b eingesetzt. Ein Bolzenloch (nicht gezeigt) ist in der Dichtungsplatte 27 radial außerhalb des Durchgangslochs vorgesehen. Das Bolzenloch durchdringt in einer Drehachsenrichtung der Welle 15 (nachstehend einfach als die Axialrichtung bezeichnet). Ein mit einem Gewinde versehenes Loch (nicht gezeigt) ist in dem Einsetzloch 3b an einer Position ausgebildet, die dem Bolzenloch in der Axialrichtung gegenüberliegt. Ein Befestigungsbolzen (nicht gezeigt) ist in das Bolzenloch eingesetzt. Der Befestigungsbolzen wird in das mit einem Gewinde versehenen Loch geschraubt. Die Dichtungsplatte 27 ist an dem Lagergehäuse 3 durch den Befestigungsbolzen befestigt.
Das Lager 13, das in dem Lagerloch 3a des Lagergehäuses 3 aufgenommen ist, wird mit einem Schmiermittel geschmiert. Die Dichtungsplatte 27 hindert das Schmiermittel daran, aus dem Lagergehäuse 3 in das Verdichtergehäuse 7 auszutreten, nachdem es das Lager 13 geschmiert hat. Sie hindert das Schmiermittel daran, aus dem Lagergehäuse 3 zu dem Verdichtergehäuse 7 auszutreten.
Ein Wärmeschutz 29 ist zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem Turbinengehäuse 5 angeordnet. Der Wärmeschutz 29 hat eine Scheibengestalt. Ein Außendurchmesser des Wärmeschutzes 29 ist größer als der maximale Außendurchmesser des Turbinenlaufrads 17. Ein Durchgangsloch ist in dem Wärmeschutz 29 in der Mitte der Radialrichtung ausgebildet. Die Welle 15 ist in das Durchgangsloch eingesetzt. Der Wärmeschutz 29 ist an einer Position angeordnet, die dem Turbinenlaufrad 17 in der Axialrichtung gegenüberliegt. Der Wärmeschutz 29 ist von dem Turbinenlaufrad 17 in der Axialrichtung beabstandet.
Der Wärmeschutz 29 blockiert abgestrahlte Wärme von dem Turbinenlaufrad 17 zu dem Lagergehäuse 3. Anders gesagt, der Wärmeschutz 29 hemmt ein Übertragen der Wärme von einem Abgas auf das Lagergehäuse 3. Der Wärmeschutz 29 hemmt eine Temperaturerhöhung des Lagers 13, das in dem Lagerloch 3a des Lagergehäuses 3 aufgenommen ist. Infolgedessen wird eine Funktion des Lagers 13 aufrechterhalten.
Ein Auslass 31 ist in dem Turbinengehäuse 5 ausgebildet. Der Auslass 31 öffnet sich zu der linken Seite des Turboladers TC. Der Auslass 31 ist mit einer Abgasreinigungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden. Ein Spalt 33 ist zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem Turbinengehäuse 5 ausgebildet. In dem Spalt 33 ist ein Strömungspfad x ausgebildet, durch den das Abgas strömt. Der Strömungspfad x ist in einer ringförmigen Gestalt von der inneren Seite zu der äußeren Seite in der Radialrichtung der Welle 15 ausgebildet.
Ein Turbinenspiralströmungspfad 35 ist in dem Turbinengehäuse 5 ausgebildet. Der Turbinenspiralströmungspfad 35 ist beispielsweise radial außerhalb des Turbinenlaufrads 17 angeordnet. Der Strömungspfad x ist zwischen dem Turbinenlaufrad 17 und dem Turbinenspiralströmungspfad 35 angeordnet. Der Strömungspfad x verbindet den Turbinenspiralströmungspfad 35 mit dem Auslass 31 über das Turbinenlaufrad 17.
Der Turbinenspiralströmungspfad 35 ist mit einem Gaseinlass (nicht gezeigt) verbunden. Das Abgas, das aus einem Abgaskrümmer der Kraftmaschine (nicht gezeigt) ausgestoßen wird, wird zu dem Gaseinlass geführt. Das Abgas, das von dem Gaseinlass zu dem Turbinenspiralströmungspfad 35 geführt wird, wird zu dem Auslass 31 durch den Strömungspfad x und Schaufeln des Turbinenlaufrads 17 geführt. Das zu dem Auslass 31 geführte Abgas dreht das Turbinenlaufrad 17, während es dieses durchströmt.
Die Drehkraft des Turbinenlaufrads 17 wird auf das Verdichterlaufrad 19 über die Welle 15 übertragen. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Luft durch die Drehkraft des Verdichterlaufrads 19 druckbeaufschlagt und wird zu der Einlassöffnung der Kraftmaschine geführt.
Wenn sich die Strömungsrate des Abgases, das in das Turbinengehäuse 5 eingeleitet wird, verringert, verringert sich eine Drehgeschwindigkeit des Turbinenlaufrads 17. Wenn sich die Drehgeschwindigkeit des Turbinenlaufrads 17 verringert, verringert sich die Drehgeschwindigkeit des Verdichterlaufrads 19 auch. Wenn sich die Drehgeschwindigkeit des Verdichterlaufrads 19 verringert, kann es unmöglich sein, den Druck der Luft hinreichend zu erhöhen, die der Einlassöffnung der Kraftmaschine zugeführt wird.
Daher wird ein Mechanismus variabler Leistung 100 in dem Spalt 33 in dem Turbinengehäuse 5 angeordnet. Der Mechanismus variabler Leistung 100 weist einen Kragenring 101, einen Düsenring 103, Düsenschaufeln 105, einen Antriebsmechanismus 107 sowie einen Aktor 109 auf.
Der Kragenring 101 ist in dem Spalt 33 auf einer Seite angeordnet, die von dem Lagergehäuse 3 beabstandet ist. Der Kragenring 101 umfasst einen Körperabschnitt 101a und einen Vorsprungsabschnitt 101b. Der Körperabschnitt 101a ist in einer dünnen Plattenringgestalt ausgebildet. Der Vorsprungsabschnitt 101b steht aus einem Innenumfangsrand des Körperabschnitts 101a in Richtung des Auslasses 31 vor.
Stiftwellenlöcher 101c sind in dem Körperabschnitt 101a ausgebildet. Das Stiftwellenloch 101c durchdringt den Körperabschnitt 101a in der Axialrichtung. Die Vielzahl von Stiftwellenlöchern 101c (lediglich eines ist in 1 gezeigt) ist mit gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung des Körperabschnitts 101a ausgebildet. Jedoch kann die Vielzahl von Stiftwellenlöchern 101c mit ungleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Körperabschnitts 101a ausgebildet sein.
Der Düsenring 103 ist in dem Spalt 33 auf einer Seite angeordnet, die näher zu dem Lagergehäuse 3 ist. Der Düsenring 103 liegt dem Kragenring 101 in der Axialrichtung gegenüber. Der Düsenring 103 ist von dem Kragenring 101 in der Axialrichtung beabstandet. Der Strömungspfad x ist zwischen dem Kragenring 101 und dem Düsenring 103 ausgebildet.
Der Düsenring 103 umfasst einen Körperabschnitt 103a. Der Körperabschnitt 103a ist in einer dünnen Plattenringgestalt ausgebildet. Der Körperabschnitt 103a des Düsenrings 103 hat einen Durchmesser (Außendurchmesser), der im Wesentlichen gleich demjenigen des Körperabschnitts 101a des Kragenrings 101 ist.
Stiftwellenlöcher 103b sind in dem Körperabschnitt 103a ausgebildet. Das Stiftwellenloch 103b durchdringt den Körperabschnitt 103a in der Axialrichtung. Die Vielzahl von Stiftwellenlöchern 103b (lediglich eines ist in 1 gezeigt) ist mit gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Körperabschnitts 103a ausgebildet. Jedoch kann die Vielzahl der Stiftwellenlöcher 103b mit ungleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Körperabschnitts 103a ausgebildet sein.
Die Stiftwellenlöcher 103b sind angeordnet, um den Stiftwellenlöchern 101c in der Axialrichtung gegenüberzuliegen. Ein Verbindungstift 111 ist in die Stiftwellenlöcher 101c und 103b eingesetzt. Der Kragenring 101 ist mit dem Düsenring 103 durch den Verbindungstift 111 verbunden. Der Verbindungstift 111 hält einen konstanten Abstand des Kragenrings 101 und des Düsenrings 103 aufrecht.
Schaufelwellenlöcher 101d sind in dem Körperabschnitt 101a des Kragenrings 101 ausgebildet. Die Schaufelwellenlöcher 101d sind radial einwärts der Stiftwellenlöcher 101c in dem Körperabschnitt 101a angeordnet. Das Schaufelwellenloch 101d durchdringt den Körperabschnitt 101a in der Axialrichtung. Die Vielzahl von Schaufelwellenlöchern 101d (lediglich eines ist in 1 gezeigt) ist mit gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Körperabschnitts 101a ausgebildet.
Schaufelwellenlöcher 103c sind in dem Körperabschnitt 103a des Düsenrings 103 ausgebildet. Die Schaufelwellenlöcher 103c sind radial einwärts der Stiftwellenlöcher 103b in dem Körperabschnitt 103a angeordnet. Das Schaufelwellenloch 103c durchdringt den Körperabschnitt 103a in der Axialrichtung. Die Vielzahl von Schaufelwellenlöchern 103c (lediglich eines ist in 1 gezeigt) ist mit gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Körperabschnitts 103a ausgebildet. Die Schaufelwellenlöcher 103c sind angeordnet, um den Schaufelwellenlöchern 101d in der Axialrichtung gegenüber zu liegen.
Eine Schaufelwelle 105a ist an der Düsenschaufel 105 einstückig ausgebildet. Die Schaufelwelle 105a erstreckt sich von der Düsenschaufel 105 in der Axialrichtung. Die Schaufelwelle 105a ist in die Schaufelwellenlöcher 101d und 103c eingesetzt. Die Schaufelwelle 105a ist durch die Schaufelwellenlöcher 101d und 103c drehbar gestützt. Die Düsenschaufel 105 ist zwischen den Körperabschnitten 101a und 103a angeordnet, wobei die Schaufelwelle 105a in die Schaufelwellenlöcher 101d und 103c eingesetzt ist. Anders gesagt, die Düsenschaufel 105 ist in dem Strömungspfad x angeordnet. Die Vielzahl von Düsenschaufeln 105 ist in dem Strömungspfad x angeordnet, um in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet zu sein. Die Vielzahl von Düsenschaufeln 105 ist mit gleichen Abständen in einer Drehrichtung (Umfangsrichtung) des Turbinenlaufrads 17 angeordnet. Jedoch kann die Vielzahl von Düsenschaufeln 105 mit ungleichen Abständen in der Drehrichtung des Turbinenlaufrads 17 angeordnet sein.
Der Antriebsmechanismus 107 ist mit dem Aktor 109 und den Schaufelwellen 105a verbunden. Der Aktor 109 ist beispielsweise ein pneumatischer Aktor. Der Antriebsmechanismus 107 wandelt eine geradlinige Bewegung des Aktors 109 in eine Drehbewegung um. Der Aktor 109 treibt den Antriebsmechanismus 107 an, um die Schaufelwellen 105a zu drehen.
Wenn die Schaufelwellen 105a drehen, drehen die Düsenschaufeln 105 einstückig mit den Schaufelwellen 105a. Wenn die Düsenschaufeln 105 drehen, ändert sich der Abstand zwischen der Vielzahl von Düsenschaufeln 105, die in dem Strömungspfad x angeordnet sind. Wenn sich der Abstand zwischen der Vielzahl von Düsenschaufeln 105 ändert, ändert sich die Strömungspfadquerschnittsfläche des Strömungspfads x. Wenn sich die Strömungspfadquerschnittsfläche des Strömungspfads x ändert, ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das durch den Strömungspfad x strömt.
Der Mechanismus variabler Leistung 100 ändert den Abstand (nachstehend als ein Öffnungsgrad bezeichnet) zwischen der Vielzahl von Düsenschaufeln 105 in Übereinstimmung mit der Strömungsrate des Abgases. Wenn beispielsweise die Strömungsrate des Abgases gering ist, reduziert der Mechanismus variabler Leistung 100 den Öffnungsgrad der Düsenschaufeln 105, um die Geschwindigkeit des Abgases zu erhöhen. Von daher kann der Mechanismus variabler Leistung 100 die Drehgeschwindigkeit des Turbinenlaufrads 17 auch erhöhen, wenn die Strömungsrate des Abgases gering ist. Infolgedessen kann der Mechanismus variabler Leistung 100 die Drehgeschwindigkeit des Verdichterlaufrads 19 auch erhöhen, wenn die Strömungsrate des Abgases gering ist.
2 ist ein Ausschnitt eines Bereichs, der in 1 durch Strich-Punktlinien umschlossen ist. 3 ist ein Ausschnitt eines Bereichs, der in 1 durch Strichlinien umschlossen ist. Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, weist das Lagergehäuse 3 eine Lagerstruktur BS auf. Die Lagerstruktur BS umfasst ein Einsetzloch 201, ein Lager 13, und einen Schmiermittelströmungspfad 203.
Das Einsetzloch 201 durchdringt das Lagergehäuse 3 von dem linken Ende zu dem rechten Ende in 1. Die Welle 15 ist in das Einsetzloch 201 eingesetzt. Das Einsetzloch 201 liegt der Welle 15 in der Radialrichtung gegenüber. Das Lagerloch 3a ist in der Mitte des Einsetzlochs 201 ausgebildet. Das Lagerloch 3a ist ein Abschnitt des Einsetzlochs 201, der dem Lager 13 in der Radialrichtung gegenüberliegt. Das Lager 13 ist in dem Lagerloch 3a aufgenommen.
Eine Nut 201a ist in dem Einsetzloch 201 ausgebildet. Die Nut 201a öffnet sich zu dem Einsetzloch 201. Eine Öffnung der Nut 201a ist bezüglich dem Lagerloch 3a näher an dem Turbinenlaufrad 17 ausgebildet. Die Öffnung der Nut 201a ist zwischen dem Lager 13 und dem Turbinenlaufrad 17 ausgebildet.
Die Nut 201a umfasst einen sich radial erstreckenden Abschnitt 201b und einen sich axial erstreckenden Abschnitt 201c. Der sich radial erstreckende Abschnitt 201b liegt der Welle 15 in der Radialrichtung gegenüber und erstreckt sich radial nach außen bezüglich der Welle 15. Der sich radial erstreckende Abschnitt 201b erstreckt sich über die Umfangsrichtung der Welle 15 und ist in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet. Der sich axial erstreckende Abschnitt 201c erstreckt sich in der Axialrichtung der Welle 15 von einem Außenumfangsrand des sich radial erstreckenden Abschnitts 201b. Jedoch kann die Nut 201a lediglich den sich radial erstreckenden Abschnitt 201b umfassen. Anders gesagt, die Nut 201a muss nicht den sich axial erstreckenden Abschnitt 201c umfassen.
Ein Verteilungsraum S1 ist in der Nut 201a ausgebildet. Einzelheiten des Verteilungsraums S1 werden nachstehend beschrieben.
Ein Schmiermittel wird dem Schmiermittelströmungspfad 203 zugeführt. Der Schmiermittelströmungspfad 203 öffnet sich zu dem Lagerloch 3a (ist mit diesem verbunden). Der Schmiermittelströmungspfad 203 führt das Schmiermittel zu dem Lagerloch 3a. Das Schmiermittel strömt von dem Schmiermittelströmungspfad 203 in das Lagerloch 3a.
Ein Lager 13 ist in dem Lagerloch 3a angeordnet. Das Lager 13 ist in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet. Ein Durchgangsloch 13a ist in dem Lager 13 ausgebildet. Das Durchgangsloch 13a erstreckt sich in der Radialrichtung von einer Innenumfangsfläche zu einer Außenumfangsfläche des Lagers 13. Das Durchgangsloch 13a liegt dem Schmiermittelströmungspfad 203 in der Radialrichtung gegenüber. Das Schmiermittel, das in das Lagerloch 3a strömt, strömt durch das Durchgangsloch 13a und strömt in einen Raum S2 zwischen der Innenumfangsfläche des Lagers 13 und der Welle 15.
Das Schmiermittel, das in den Raum S2 strömt, bewegt sich in der Axialrichtung (der Links-nach-Rechts-Richtung in den 2 und 3) der Welle 15. In dem Lager 13 ist ein Paar von Lagerflächen 13b, 13b sowohl auf der rechten als auch linken Seite des Raums S2 ausgebildet. Das Schmiermittel wird zwischen das Paar von Lagerflächen 13b, 13b und die Welle 15 zugeführt. Das Schmiermittel schmiert das Paar von Lagerflächen 13b, 13b. Die Welle 15 wird durch den Ölschichtdruck des Schmiermittels gestützt. Das Paar von Lagerflächen 13b, 13b nimmt eine radiale Last auf die Welle 15 auf.
Das Schmiermittel bewegt sich weg von dem Raum S2 in der Axialrichtung der Welle 15, nachdem es das Paar von Lagerflächen 13b, 13b geschmiert hat. Ein Teil des Schmiermittels bewegt sich von den Lagern 13 in Richtung des Turbinenlaufrads 17. Während einer Drehung der Welle 15 verteilt sich ein Teil des Schmiermittels in der Radialrichtung der Welle 15, wenn die Welle 15 dreht.
Das in der Radialrichtung der Welle 15 verteilte Schmiermittel strömt in den Verteilungsraum S1. Das in den Verteilungsraum S1 strömende Schmiermittel fällt vertikal nach unten, während es sich in der Drehrichtung der Welle 15 in dem Verteilungsraum S1 (Nut 201a) bewegt. Das Ausbilden des Verteilungsraums S1 reduziert die Menge an Schmiermittel, das sich in Richtung des Turbinenlaufrads 17 bewegt, verglichen mit dem Fall, in dem der Verteilungsraum S1 nicht ausgebildet ist.
Ein Vorsprung 201d, der radial nach innen vorsteht, ist in dem Einsetzloch 201 ausgebildet. Der Vorsprung 201d ist bezüglich dem Verteilungsraum S1 näher an dem Turbinenlaufrad 17 angeordnet. Ein Großdurchmesserabschnitt 15a ist in der Welle 15 ausgebildet. In der Welle 15 ist der Großdurchmesserabschnitt 15a größer als ein Durchmesser von gegenüberliegenden Abschnitten, die dem Paar von Lagerflächen 13b, 13b gegenüberliegen. Der Großdurchmesserabschnitt 15a liegt dem Vorsprung 201d in der Radialrichtung gegenüber.
Die Menge an Schmiermittel, das sich in Richtung des Turbinenlaufrads 17 bewegt, wird reduziert, indem der Vorsprung 201d und der Großdurchmesserabschnitt 15a bezüglich dem Verteilungsraum S1 näher an dem Turbinenlaufrad 17 angeordnet werden, verglichen mit dem Fall, in dem der Vorsprung 201d und der Großdurchmesserabschnitt 15a nicht angeordnet sind.
Ein Dichtungsring 205 ist näher an dem Turbinenlaufrad 11 bezüglich dem Vorsprung 201d und dem Großdurchmesserabschnitt 15a angeordnet. Der Dichtungsring 205 ist neben dem Vorsprung 201d und dem Großdurchmesserabschnitt 15a. Der Dichtungsring 205 hindert das Schmiermittel daran, aus einem Spalt zwischen dem Vorsprung 201d und dem Großdurchmesserabschnitt 15a in Richtung des Turbinenlaufrads 17 auszutreten. Eine Kühlstruktur CS der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend unter Verwendung von 2 und 3 beschrieben.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst das Lagergehäuse 3 die Kühlstruktur CS. Die Kühlstruktur CS umfasst einen Körper (Gehäuse) 207 sowie ein Kappenelement 209. Der Körper 207 stellt einen Teil des Lagergehäuses 3 dar. Das Kappenelement 209 stellt einen Teil des Lagergehäuses 3 dar. Der Körper 207 und das Kappenelement 209 stellen das Lagergehäuse 3 dar. Der Körper 207 umfasst einen inneren zylindrischen Abschnitt 207a, in dem das Einsetzloch 201 ausgebildet ist. Die Nut 201a (der Verteilungsraum S1) ist in dem inneren zylindrischen Abschnitt 207a ausgebildet.
Ein Kühlmittelströmungspfad 211 ist in dem Körper 207 ausgebildet. Der Kühlmittelströmungspfad 211 ist radial außerhalb des inneren zylindrischen Abschnitts 207a ausgebildet. Anders gesagt, der innere zylindrische Abschnitt 207a ist ein Teil des Körpers 207, der radial einwärts des Kühlmittelströmungspfads 211 ist. In dem inneren Zylinder 207a ist eine Trennwand 207b zwischen dem Kühlmittelströmungspfad 211 und der Nut 201a ausgebildet. Der Kühlmittelströmungspfad 211 und die Nut 201a sind durch die Trennwand 207b getrennt. Der Kühlmittelströmungspfad 211 erstreckt sich in der Umfangsrichtung der Welle 15. In dem Körper 207 ist eine Öffnung 213 bezüglich dem Kühlmittelströmungspfad 211 näher an dem Turbinengehäuse 5 ausgebildet. Die Öffnung 213 öffnet sich zu der Außenseite des Körpers 207. Die Öffnung 213 ist mit dem Kühlmittelströmungspfad 211 durchgehend.
Ein Kühlmittel (Kühlwasser) strömt durch den Kühlmittelströmungspfad 211. Das Kühlmittel kühlt das Lagergehäuse 3 (den Körper 207). Es ist wahrscheinlich, dass die Temperatur des Lagergehäuses 3 höher auf einer Seite näher zu dem Turbinenlaufrad 17 ist, als auf einer Seite näher zu dem Verdichterlaufrad 13. Entsprechend ist der Kühlmittelströmungspfad 211 auf der Seite ausgebildet, die in dem Körper 207 näher an dem Turbinenlaufrad 17 ist. Daher ist der Kühlmittelströmungspfad 211 auf der Seite des Turbinenlaufrads 17 des Körpers 207 ausgebildet.
Das Kappenelement 209 ist in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet. Das Kappenelement 209 ist radial außerhalb des inneren zylindrischen Abschnitts 207a angeordnet. Das Kappenelement 209 ist in der Öffnung 213 ausgebildet. Das Kappenelement 209 schließt die Öffnung 213. Anders gesagt, das Kappenelement 209 deckt die Öffnung 213 ab.
In dieser Ausführungsform ist das Kappenelement 209 in die Öffnung 213 eingepresst. Von daher ist das Kappenelement 209 mit dem Körper 207 verbunden. Jedoch ist das Kappenelement 209 nicht darauf beschränkt und kann an dem Körper 207 verschraubt, verschweißt oder verklebt sein.
Das Kappenelement 209 ist neben dem Kühlmittelströmungspfad 211 angeordnet, wenn es in die Öffnung 213 eingepresst ist. Die linke Seite des Kappenelements 209 in 2 liegt dem Außenraum (Innenraum des Turbinengehäuses 5) gegenüber, und die rechte Seite des Kappenelements 209 in 2 liegt dem Kühlmittelströmungspfad 211 gegenüber. Anders gesagt, das Kappenelement 209 begrenzt einen Teil des Kühlmittelströmungspfads 211. Entsprechend ist der Kühlmittelströmungspfad 211 durch die zwei Elemente ausgebildet, d.h., den Körper 207 und das Kappenelement 209.
Der Wärmeschutz 29 ist auf der linken Seite des Kappenelements 209 in 2 angeordnet. Der Düsenring 103 ist auf der linken Seite des Wärmeschutzes 29 in 2 angeordnet. Eine Federscheibe SW ist zwischen dem Kappenelement 209 und dem Wärmeschutz 29 angeordnet. Die Federscheibe SW ist mit dem Kappenelement 209 und dem Wärmeschutz 29 verbunden. Die Federscheibe SW drückt den Wärmeschutz 29 in einer Richtung, die von dem Kappenelement 209 beabstandet ist. Dieser Druck bewirkt, dass der Wärmeschutz 29 den Düsenring 103 berührt. Anders gesagt, der Wärmeschutz 29 wird gegen den Düsenring 103 durch die Federscheibe SW gedrückt. Der Wärmeschutz 29 ist zwischen dem Düsenring 103 und dem Kappenelement 209 durch die Federscheibe SW gehalten.
Das Kappenelement 209 umfasst einen inneren Endabschnitt 209a und einen äußeren Endabschnitt 209b. Der innere Endabschnitt 209a ist an einem inneren Teil des Kappenelements 209 ausgebildet. Der innere Endabschnitt 209a liegt dem Körper 207 in der Radialrichtung gegenüber. Der äußere Endabschnitt 209b ist an einem äußeren Teil des Kappenelements 209 ausgebildet. Der äußere Endabschnitt 209b liegt dem Körper 207 in der Radialrichtung gegenüber.
Die Öffnung 213 hat eine innere gegenüberliegende Fläche 213a, eine äußere gegenüberliegende Fläche 213b sowie eine Anlagefläche 213c. Die innere gegenüberliegende Fläche 213a liegt dem inneren Endabschnitt 213a des Kappenelements 209 in der Radialrichtung gegenüber. Die äußere gegenüberliegende Fläche 213b liegt dem äußeren Endabschnitt 209b des Kappenelements 209 in der Radialrichtung gegenüber. Die Anlagefläche 213c liegt dem äußeren Endabschnitt 209b in der Axialrichtung gegenüber und berührt den äußeren Endabschnitt 209b. Die Anlagefläche 213b berührt den äußeren Endabschnitt 209b um das Kappenelement 209 in der Axialrichtung zu positionieren.
Die innere gegenüberliegende Fläche 213a hat eine im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt. Die innere gegenüberliegende Fläche 213a ist an einer Position angeordnet, an der sich eine Innenumfangsfläche an einem inneren Teil des Kühlmittelströmungspfades 211 in der Axialrichtung erstreckt. Beispielsweise ist die innere gegenüberliegende Fläche 213a mit der Innenumfangsfläche des inneren Teils des Kühlmittelströmungspfades 211 bündig. Die Anlagefläche 213c hat eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt. Die Anlagefläche 213c ist an einer Position angeordnet, an der sich eine Innenumfangsfläche an einem äußeren Teil des Kühlmittelströmungspfades 211 in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Axialrichtung ist. Ein Innenende der Anlagefläche 213c ist durchgehend mit der Innenumfangsfläche an dem äußeren Teil des Kühlmittelströmungspfades 211. Die äußere gegenüberliegende Fläche 213b hat eine im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt. Die äußere gegenüberliegende Fläche 213b ist mit einem Außenende der Anlagefläche 213c durchgehend. Die äußere gegenüberliegende Fläche 213b ist an einer Position angeordnet, die sich von dem Außenende der Anlagefläche 213c in Richtung des Turbinengehäuses 5 in der Axialrichtung erstreckt.
Das Kappenelement 209 besteht aus demselben Werkstoff wie der Körper 207. Das heißt, das Kappenelement 209 besteht aus einem Werkstoff, der denselben Längenausdehnungskoeffizienten hat, wie derjenige des Körpers 207. Jedoch kann das Kappenelement 209 einen Längenausdehnungskoeffizienten haben, der von demjenigen des Körpers 207 verschieden ist. Beispielsweise kann das Kappenelement 209 aus einem Werkstoff bestehen, der einen höheren Längenausdehnungskoeffizienten hat, als derjenige des Körpers 207. In einem solchen Fall dehnt sich das Kappenelement 209 mehr aus als der Körper 207, wenn sich die Temperatur des Lagergehäuses 3 erhöht.
In diesem Fall wird die äußere gegenüberliegende Fläche 213b durch den äußeren Endabschnitt 209b radial nach außen gedrückt. Von daher ist es wahrscheinlich, dass das Kühlmittel, das durch den Kühlmittelströmungspfad 211 strömt, aus einem Spalt zwischen der äußeren gegenüberliegenden Fläche 213b und dem äußeren Endabschnitt 209b austritt.
Demgegenüber bewegt sich der innere Endabschnitt 209a (dehnt sich aus) in der Richtung, die von der inneren gegenüberliegenden Fläche 213a beabstandet ist. Von daher ist ein Dichtungselement 215 an der inneren gegenüberliegenden Fläche 213a angeordnet. Das Dichtungselement 215 ist beispielsweise ein Dichtungsring. Das Dichtungselement 215 wird verwendet, um das Kühlmittel daran zu hindern, aus einem Spalt zwischen der inneren gegenüberliegenden Fläche 213a und dem inneren Endabschnitt 209a in Richtung des Turbinengehäuses 5 auszutreten.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Dichtungselement 217 ebenfalls an der Anlagefläche 213c angeordnet. Das Dichtungselement 217 ist beispielsweise ein Dichtungsring. Das Dichtungselement 217 wird verwendet, um das Kühlmittel daran zu hindern, aus dem Spalt zwischen der Anlagefläche 213c und dem äußeren Endabschnitt 2 in Richtung des Turbinengehäuses 5 auszutreten. Jedoch sind die Dichtungselemente 215 und 217 nicht wesentlich. Wenn beispielsweise der Körper 207 und das Kappenelement 209 aus demselben Werkstoff bestehen, müssen die Dichtungselemente 215 und 217 nicht an der inneren gegenüberliegenden Fläche 213a und der Anlagefläche 213c angeordnet sein.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist in der Kühlstruktur CS der vorliegenden Ausführungsform der Kühlmittelströmungspfad 211 durch zwei Elemente ausgebildet, d.h., den Hauptkörper 207 und das Kappenelement 209. Anders gesagt, der Kühlmittelströmungspfad 211 ist durch die geteilten Elemente ausgebildet. Herkömmlicherweise wurde ein Kühlmittelströmungspfad durch ein einzelnes Element mittels Guss ausgebildet.
Genauer gesagt, ein Kühlmittelströmungspfad wurde durch eine einzelne Komponente ausgebildet, indem eine Sandform (Kern) in einer Form angeordnet wurde, um ein Lagergehäuse zu gießen. Dieses herkömmliche Gussverfahren hat eine Beschränkung bei einem dünneren Gestalten der Dicke der Wand, die den Kühlmittelströmungspfad ausbildet, und wobei dies eine Form und eine Querschnittsfläche des Kühlmittelströmungspfades beschränkt.
Außerdem hat das herkömmliche Gussverfahren die Beschränkung bei einem dünneren Gestalten der Dicke der Wand, die den Kühlmittelströmungspfad ausbildet, und wobei es schwierig ist, den Kühlmittelströmungspfad näher an einem Dichtungsring anzuordnen, der an einer Welle vorgesehen ist. Wenn sich ein Abstand zwischen dem Kühlmittelströmungspfad und dem Dichtungsring erhöht, ist es weniger wahrscheinlich, dass der Dichtungsring gekühlt wird. Wenn es weniger wahrscheinlich ist, dass der Dichtungsring gekühlt wird, erhöht sich die Temperatur des Dichtungsrings weiter als die Wärmebeständigkeitstemperatur, und wobei dies zu einer Verschlechterung des Dichtungsrings und einer Verringerung einer Dichtungsleistungsfähigkeit führen kann.
Außerdem ist, wenn der Kühlmittelströmungspfad eine komplizierte Struktur hat, bei dem herkömmlichen Gießverfahren schwierig, den Gusssand zu entfernen, nachdem das Lagergehäuse ausgebildet ist. Wenn zusätzlich der Kühlmittelströmungspfad eine komplizierte Form hat, oder wenn die Dicke der Wand, die den Kühlmittelströmungspfad ausbildet, dünner gestaltet wird, wird bei dem herkömmlichen Gussverfahren ein Bereich einer akzeptablen Toleranz verengt und kann sich eine Ausbeute verringern.
Im Gegenzug ist bei der Kühlstruktur CS der vorliegenden Ausführungsform der Kühlmittelströmungspfad 211 durch den Körper 207 und das Kappenelement 209 ausgebildet. Bevor das Kappenelement 209 an dem Körper 207 befestigt wird, liegt der Kühlmittelströmungspfad zu der Außenseite des Körpers 207 durch die Öffnung 213 frei. Entsprechend kann der Kühlmittelströmungspfad 211 von der Außenseite maschinell bearbeitet werden. Daher kann die Kühlstruktur CS die Beschränkungen hinsichtlich der Form und der Querschnittsfläche des Kühlmittelströmungspfades 211 reduzieren. Der Kühlmittelströmungspfad 211 kann durch maschinelles Bearbeiten statt eines Gießens ausgebildet werden. Außerdem kann der Kühlmittelströmungspfad 211 durch Gießen ausgebildet werden, (d.h., durch Anordnen eines Kerns in einer Form ausgebildet sein), und anschließend durch maschinelles Bearbeiten ausgebildet werden.
Bei der Kühlstruktur CS der vorliegenden Ausführungsform ist der Kühlmittelströmungspfad 211 durch den Körper 207 und das Kappenelement 209 ausgebildet. Dies erleichtert es beispielsweise, den Kühlmittelströmungspfad 211 näher an den Dichtungsring 205, der an der Welle 15 vorgesehen ist, anzuordnen, indem die Dicke des Kappenelements 209 in der Axialrichtung dünner gestaltet wird. Außerdem vereinfacht es das Anordnen des Kühlmittelströmungspfades 211 näher an den Dichtungsring 205, indem der Kühlmittelströmungspfad 211 in den Axial- und Radialrichtungen maschinell bearbeitet wird. Indem die Kühlmittelströmungspfade 211 näher an dem Dichtungsring 205 angeordnet sind, ist es möglich, zu verhindern, dass sich die Temperatur des Dichtungsrings 205 weiter erhöht als die Wärmebeständigkeitstemperatur.
Bei der Kühlstruktur CS der vorliegenden Ausführungsform liegt der Kühlmittelströmungspfad 211 zu der Außenseite des Körpers 207 durch die Öffnung 213 frei, bevor das Kappenelement 209 an dem Körper 207 befestigt wird. Entsprechend ist es einfach, den Gusssand aus dem Kühlmittelströmungspfad 211 zu entfernen, auch wenn das Lagergehäuse 3 mittels Gießen ausgebildet wird. Außerdem kann der Kühlmittelströmungspfad 211 durch maschinelles Bearbeiten ausgebildet werden, weil er zu der Außenseite des Körpers 207 durch die Öffnung 213 freiliegt. Daher kann die Kühlstruktur CS der vorliegenden Ausführungsform den Toleranzbereich bei einem Gießen erweitern und dadurch die Ausbeute verbessern.
Bei der Kühlstruktur CS der vorliegenden Ausführungsform ist das Kappenelement 209 neben dem Kühlmittelströmungspfad 211 radial außerhalb des inneren zylindrischen Abschnitts 207a des Körpers 207 angeordnet. Entsprechend liegen die Teilungsflächen (die Verbindungsflächen) des Körpers 207 und des Kappenelements 209 nicht zu dem Einsetzloch 201 (der Nut 201a) frei. Anders gesagt, die Teilungsflächen (die Verbindungsflächen) des Körpers 297 und des Kappenelements 209 sind nicht mit dem Einsetzloch 201 (der Nut 201a) in Verbindung. Wenn die Teilungsflächen des Körpers 207 und des Kappenelements 209 mit dem Einsetzloch 201 (Nut 201a) in Verbindung sind, kann ein Teil des Kühlmittels, das durch den Kühlmittelströmungspfad 211 strömt, in den Verteilungsraum S1 durch die Verteilungsflächen strömen. Wenn das Kühlmittel in den Verteilungsraum S1 strömt, kann das Schmiermittel in dem Verteilungsraum S1 mit dem Kühlmittel vermischt werden, und kann das Schmiermittel verdünnt werden. Wenn das Schmiermittel verdünnt wird, kann es beispielsweise bewirken, dass eine Kraftmaschine ausfällt, wenn der Turbolader TC an einem Fahrzeug oder einem Schiff montiert ist.
Wenn im Gegenzug das Kappenelement 209 neben dem Kühlmittelströmungspfad 211 radial außerhalb des inneren Zylinders 207a angeordnet ist, verbinden die Teilungsflächen der zwei Elemente nicht den Kühlmittelströmungspfad 211 mit dem Verteilungsraum S1. Entsprechend strömt das Kühlmittel, das durch den Kühlmittelströmungspfad 211 strömt, nicht in den Verteilungsraum S1 durch die Teilungsflächen der zwei Elemente. Infolgedessen kann die Kühlstruktur CS dieser Ausführungsform das Mischen des Kühlmittels und des Schmiermittels, das Verdünnen des Schmiermittels und das Ausfallen der Kraftmaschine verhindern (reduzieren).
Die Kühlstruktur CS der vorliegenden Ausführungsform weist die Anlagefläche 213c auf, die den äußeren Endabschnitt 209b des Kappenelements 209 in der Axialrichtung berühren kann. Von daher, wenn das Kappenelement 209 in den Körper 207 eingepresst wird, kann die Anlagefläche 213c das Kappenelement 209 in der Axialrichtung positionieren. Jedoch kann die Anlagefläche 213c den inneren Endabschnitt 209a des Kappenelements 209 in der Axialrichtung berühren.
4 zeigt einen Zustand, in dem eine Anlagefläche 313c einen inneren Endabschnitt 309a des Kappenelements 309 berührt. Wie in 4 gezeigt ist, sind der Kühlmittelströmungspfad 211 und eine Öffnung 313 in dem Körper 307 ausgebildet. Das Kappenelement 309 ist in die Öffnung 313 eingepresst.
Die Öffnung 313 umfasst eine innere gegenüberliegende Fläche 313a, eine äußere gegenüberliegende Fläche 313b und die Anlagefläche 313c. Die innere gegenüberliegende Fläche 313a liegt dem inneren Endabschnitt 309a des Kappenelements 309 in der Radialrichtung gegenüber. Die äußere gegenüberliegende Fläche 313b liegt einem äußeren Endabschnitt 309b des Kappenelements 309 in der Radialrichtung gegenüber. Die Anlagefläche 313c liegt dem inneren Endabschnitt 309a in der Axialrichtung gegenüber und berührt den inneren Endabschnitt 309a. Die Anlagefläche 313c kann das Kappenelement 309 in der Axialrichtung positionieren, indem sie den inneren Endabschnitt 309a berührt. Auf diese Weise kann die Anlagefläche 213c, 313c entweder den inneren Endabschnitt 309a oder den äußeren Endabschnitt 209b in der Axialrichtung berühren.
Die äußere gegenüberliegende Fläche 313b hat eine im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt. Die äußere gegenüberliegende Fläche 313b ist an einer Position angeordnet, an der sich eine Innenumfangsfläche an einem äußeren Teil des Kühlmittelströmungspfads 211 in der Axialrichtung erstreckt. Beispielsweise ist die äußere gegenüberliegende Fläche 313b mit der Innenumfangsfläche an dem äußeren Teil des Kühlmittelströmungspfades 211 bündig. Die Anlagefläche 313c hat eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt. Die Anlagefläche 313c ist an einer Position angeordnet, an der sich die Innenumfangsfläche an dem inneren Teil des Kühlmittelströmungspfades 211 in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der Axialrichtung ist. Ein Außenende der Anlagefläche, 313c ist durchgehend mit der Innenumfangsfläche an dem inneren Teil des Kühlmittelströmungspfades 211. Die innere gegenüberliegende Fläche 313a hat eine im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt. Die innere gegenüberliegende Fläche 313a ist durchgehend mit einem Innenende der Anlagefläche 313c. Die innere gegenüberliegende Fläche 313a ist an einer Position angeordnet, die sich von dem Innenende der Anlagefläche 313c in Richtung des Turbinengehäuses 5 in der Axialrichtung erstreckt.
Wenn das Kappenelement 309 aus einem Werkstoff gefertigt ist, der einen kleineren Längenausdehnungskoeffizienten hat als derjenige des Körpers 307, dehnt sich der Körper 307 stärker als das Kappenelement 309 aus, wenn die Temperatur des Lagergehäuses 3 steigt.
In diesem Fall wird der innere Endabschnitt 309a radial nach außen durch die innere gegenüberliegende Fläche 313a gedrückt. Entsprechend ist es weniger wahrscheinlich, dass das Kühlmittel, das durch den Kühlmittelströmungspfad 211 strömt, aus einem Spalt zwischen der inneren gegenüberliegenden Fläche 313a und dem inneren Endabschnitt 309a austritt.
Im Gegenzug bewegt sich die äußere gegenüberliegende Fläche 313b in einer Richtung, die von dem äußeren Endabschnitt 309b beanstandet ist. Von daher ist ein Dichtungselement 315 an der äußeren gegenüberliegenden Fläche 313b angeordnet. Das Dichtungselement 315 ist beispielsweise ein Dichtungsring. Das Dichtungselement 315 wird verwendet, um das Kühlmittel daran zu hindern, aus einem Spalt zwischen der äußeren gegenüberliegenden Fläche 313b und dem äußeren Endabschnitt 309b in Richtung des Turbinengehäuses 5 auszutreten. Auf diese Weise kann das Dichtungselement 215, 315 entweder an der inneren gegenüberliegenden Fläche 213a oder der äußeren gegenüberliegenden Fläche 313b vorgesehen sein. Von daher ist es möglich das Kühlmittel daran zu hindern, aus dem Kühlmittelströmungspfad 211 in Richtung des Turbinengehäuses 5 auszutreten, auch wenn die Werkstoffe des Körpers 207, 307 und des Kappenelements 209, 309 voneinander verschieden sind.
Die Dichtungselemente 215 und 315 sind nicht auf einen Dichtungsring beschränkt. Die Dichtungselemente 215 und 315 können beispielsweise eine Flüssigkeitsdichtung sein.
5 zeigt einen Zustand, in dem ein Dichtungselement 415 an einer äußeren gegenüberliegenden Fläche 413b angeordnet ist. Wie in 5 gezeigt ist, sind der Kühlmittelströmungspfad 211 und eine Öffnung 413 in einem Körper 407 ausgebildet. Ein Kappenelement 409 ist an die Öffnung 413 geschraubt.
Die Öffnung 413 umfasst die innere gegenüberliegende Fläche 313a, eine äußere gegenüberliegende Fläche 413b und die Anlagefläche 313c. Die innere gegenüberliegende Fläche 313a liegt dem inneren Endabschnitt 309a des Kappenelements 409 in der Radialrichtung gegenüber. Die äußere gegenüberliegende Fläche 413b liegt einem äußeren Endabschnitt 409b des Kappenelements 409 in der Radialrichtung gegenüber. Die Anlagefläche 313c liegt dem inneren Endabschnitt 309a in der Axialrichtung gegenüber und berührt den inneren Endabschnitt 309a.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die äußere gegenüberliegende Fläche 413b mit einem Innengewindeabschnitt FS versehen, der sich an einer Innenumfangsfläche windet. Der äußere Endabschnitt 409b ist mit einem Außengewindeabschnitt MS versehen, der sich an der Außenumfangsfläche windet. Das Kappenelement 409 und der Körper 407 sind miteinander verschraubt, indem das Kappenelement 409 hinsichtlich des Körpers 407 gedreht wird, wobei der Innengewindeabschnitt FS und der Außengewindeabschnitt MS in Eingriff gebracht werden. Dies erleichtert es, das Lagergehäuse 3 (Kappenelement 409 und Körper 407) zu montieren, verglichen mit dem Fall, in dem das Kappenelement 209 und der Körper 207 miteinander verpresst werden.
Ein Dichtungselement 415 ist zwischen dem Innengewindeabschnitt FS und dem Außengewindeabschnitt MS angeordnet. Das Dichtungselement 315 ist beispielsweise eine Flüssigkeitsdichtung. Das Dichtungselement 415 hindert das Kühlmittel daran, aus einem Spalt zwischen dem Innengewindeabschnitt FS und dem Außengewindeabschnitt MS in Richtung des Turbinengehäuse 5 auszutreten.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist bei der Kühlstruktur CS dieser Ausführungsform das Dichtungselement 217 an der Anlagefläche 213c angeordnet (siehe 2 und 3). Von daher hindert das Dichtungselement 217 das Kühlmittel daran, aus einem Spalt zwischen der Anlagefläche 213c und dem äußeren Endabschnitt 209b in Richtung des Turbinengehäuses 5 auszutreten.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Es ist ersichtlich, dass ein Fachmann verschiedene Beispiele von Variationen oder Modifikationen in dem Umfang der Ansprüche erdenken kann, die sich als zu dem technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung gehörend verstehen.
In der vorstehenden Ausführungsform ist die Anlagefläche 213c, 313c an dem Körper 207, 307, 407 ausgebildet. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt, und der Körper 207, 307, 407 muss nicht die Anlagefläche 213c, 313c umfassen. Außerdem ist in der vorstehenden Ausführungsform das Dichtungselement 215, 315, 415 an der inneren gegenüberliegende Fläche 213a, 313a oder an der äußeren gegenüberliegenden Fläche 213b, 313b, 413b angeordnet. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt, und die Dichtungselemente 215, 315, 415 müssen nicht an der inneren gegenüberliegenden Fläche 213a, 313a oder an der äußeren gegenüberliegenden Fläche 213b, 313b, 413b angeordnet sein. Zusätzlich ist in der vorstehenden Ausführungsform das Dichtungselement 217 an der Anlagefläche 213c, 313c angeordnet. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt, und das Dichtungselement 217 muss nicht an der Anlagefläche 213c, 313c angeordnet sein. Beispielsweise kann das Kappenelement 209, 309, 409 an den Körper 207, 307, 407 geschweißt sein.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung kann bei einer Kühlstruktur CS und einem Turbolader TC verwendet werden.
Bezugszeichenliste

15: Welle,
201: Einsetzloch,
207: Körper (Gehäuse),
207a: innerer zylindrischerAbschnitt,
209: Kappenelement,
209a: innerer Endabschnitt,
209b: äußerer Endabschnitt,
211: Kühlmittelströmungspfad,
213a: innere gegenüberliegende Fläche,
213b: äußere gegenüberliegende Fläche,
213c: Anlagefläche,
215: Dichtungselement,
217: Dichtungselement,
309a: innerer Endabschnitt,
309b: äußerer Endabschnitt,
313a: innere gegenüberliegende Fläche,
313b: äußere gegenüberliegende Fläche,
313c: Anlagefläche,
315: Dichtungselement,
CS: Kühlstruktur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019196986 [0001]
JP H07150962 A [0007]

Claims

Kühlstruktur, mit: einem Gehäuse, das einen inneren zylindrischen Abschnitt umfasst, der mit einem Einsetzloch versehen ist, durch das eine Welle eingesetzt ist; einem Kühlmittelströmungspfad, der radial außerhalb des inneren zylindrischen Abschnitts in dem Gehäuse ausgebildet ist; und einem Kappenelement, das radial außerhalb des inneren zylindrischen Abschnitts des Gehäuses und neben dem Kühlmittelströmungspfad angeordnet ist.
Kühlstruktur nach Anspruch 1, mit: einem inneren Endabschnitt, der dem Gehäuse in einer Radialrichtung gegenüberliegt und an einem inneren Teil des Kappenelements ausgebildet ist; einem äußeren Endabschnitt, der dem Gehäuse in der Radialrichtung gegenüberliegt und an einem äußeren Teil des Kappenelements ausgebildet ist; und einer Anlagefläche, die in dem Gehäuse ausgebildet ist und entweder den inneren Endabschnitt oder den äußeren Endabschnitt in einer Radialrichtung der Welle berührt.
Kühlstruktur nach Anspruch 2, mit: einer inneren gegenüberliegenden Fläche des Gehäuses, wobei die innere gegenüberliegende Fläche dem inneren Endabschnitt in der Radialrichtung gegenüberliegt; einer äußeren gegenüberliegenden Fläche des Gehäuses, wobei die äußere gegenüberliegende Fläche dem äußeren Endabschnitt in der Radialrichtung gegenüberliegt; und einem Dichtungselement, das entweder an der inneren gegenüberliegenden Fläche oder der äußeren gegenüberliegenden Fläche angeordnet ist.
Kühlstruktur nach Anspruch 2 oder 3, mit einem Dichtungselement, das an der Anlagefläche angeordnet ist.
Turbolader mit einer Kühlstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4.