DE112020005520T5

DE112020005520T5 - Turbolader

Info

Publication number: DE112020005520T5
Application number: DE112020005520.5T
Authority: DE
Inventors: Katsunori Hayashi
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-09-01
Also published as: WO2021192420A1; US11846295B2; JPWO2021192420A1; US20220290682A1; CN114746638A; JP7311029B2

Abstract

Ein Turbolader weist Folgendes auf: einen Öldrainagepfad 50d, der in einer Radiallagerstütze 50 ausgebildet ist, wobei ein Ende des Öldrainagepfads in der Radiallagerstütze an mindestens einer von einer Fläche, die einem Schublager 63 zugewandt ist, und einer Fläche, die einem Abstützungsabschnitt 65 zugewandt ist, geöffnet ist, wobei das andere Ende des Öldrainagepfads an einer Bodenfläche der Radiallagerstütze 50 geöffnet ist, wobei eine gesamte Projektionsfläche S1 des Öldrainagepfads, der entlang einer Mittelachse davon zu einem Ölauslass 110 projiziert wird, innerhalb des Ölauslasses 110 enthalten ist, und einen Öldrainageraum 120, der zwischen dem Schublager 63 und einem Laufrad 19 vorgesehen ist und mit einer Ölkammer 80 verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Turbolader. Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Prioritätsvorteil auf der Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-053098 , die am 24. März 2020 eingereicht wurde, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme eingebunden ist.
Stand der Technik
Patentliteratur 1 offenbart einen Turbolader, der ein Radiallager und ein Schublager in einem Lagergehäuse aufweist. Eine Welle ist in das Radiallager und das Schublager eingesetzt. Das Radiallager stützt die Welle drehbar ab. Das Radiallager nimmt die Radiallast von der Welle auf. Das Schublager nimmt die Axiallast von der Welle auf.
Das Lagergehäuse weist einen Schmiermittelpfad, einen Öldrainagepfad, eine Ölkammer und einen Auslass auf. Der Schmiermittelpfad führt dem Radial- und dem Schublager ein Schmiermittel zu. Der Öldrainagepfad leitet einen Teil des Schmiermittels nach dem Schmieren des Radial- und Schublagers zu der Ölkammer. Der Auslass lässt das Schmiermittel in der Ölkammer aus dem Lagergehäuse heraus ablaufen.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 5807436 B
Zusammenfassung
Technisches Problem
Bei Patentliteratur 1 befindet sich eine Wandfläche, die die Ölkammer des Lagergehäuses ausbildet, auf einer Erstreckung des Öldrainagepfads. Das Schmiermittel, das durch den Öldrainagepfad geht, bewegt sich entlang der Erstreckung des Öldrainagepfads und trifft auf die Wandfläche, die die Ölkammer ausbildet. Wenn das Schmiermittel auf die Wandfläche trifft, ist die Strömung des Schmiermittels, das aus dem Auslass abgegeben wird, gestört. In einem solchen Fall, in dem die Strömung des Schmiermittels gestört ist, ist es für das Schmiermittel in der Ölkammer schwierig, aus dem Auslass abgegeben zu werden, und das Schmiermittel verbleibt wahrscheinlich in der Ölkammer. Wenn das Schmiermittel wahrscheinlich verbleibt, kann das Schmiermittel aus dem Lagergehäuse zu einer Turbinenseite oder zu einer Verdichterseite entweichen.
Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, einen Turbolader vorzusehen, der eine Leckage von Schmiermittel verringern kann.
Lösung des Problems
Um das obige Problem zu lösen, weist der Turbolader gemäß der vorliegenden Offenbarung Folgendes auf: eine Radiallagerstütze, die ein Lagerloch aufweist; ein Radiallager, das in dem Lagerloch vorgesehen ist; eine Welle, die in das Radiallager eingesetzt ist; ein Laufrad, das an der Welle vorgesehen ist; ein Schublager, in welches die Welle eingesetzt ist, wobei das Schublager zwischen der Radiallagerstütze und dem Laufrad angeordnet ist; einen Abstützungsabschnitt, der an der Welle vorgesehen ist und zwischen dem Radiallager und dem Schublager angeordnet ist; eine Ölkammer, die unterhalb der Radiallagerstütze und des Schublagers ausgebildet ist; einen Ölauslass, der mit der Ölkammer verbunden ist und zu einer Außenseite geöffnet ist; einen Öldrainagepfad, der in der Radiallagerstütze ausgebildet ist, wobei ein Ende des Öldrainagepfads in der Radiallagerstütze an mindestens einer von einer Fläche, die dem Schublager zugewandt ist, und einer Fläche, die dem Abstützungsabschnitt zugewandt ist, geöffnet ist, wobei das andere Ende des Öldrainagepfads an einer Bodenfläche der Radiallagerstütze geöffnet ist, wobei eine gesamte Projektionsfläche des Öldrainagepfads, der entlang einer Mittelachse davon zu dem Ölauslass projiziert wird, innerhalb des Ölauslasses enthalten ist; und einen Öldrainageraum, der zwischen dem Schublager und dem Laufrad vorgesehen ist und mit der Ölkammer verbunden ist.
Eine gesamte Projektionsfläche einer Öffnung des Öldrainagepfads an der Bodenfläche der Radiallagerstütze, die entlang der Vertikalrichtung zu dem Ölauslass projiziert wird, kann innerhalb des Ölauslasses enthalten sein.
Wirkungen der Offenbarung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Leckage von Schmiermittel verringert werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers.
2 ist ein erster Auszug eines Bereichs, der in 1 durch Strichpunktlinien eingefasst ist.
3 ist ein zweiter Auszug des Bereichs, der in 1 durch die Strichpunktlinien eingefasst ist.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden untenstehend im Einzelnen in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Spezifische Abmessungen, Materialien und numerische Werte, die in den Ausführungsformen beschrieben sind, sind lediglich Beispiele für ein besseres Verständnis und beschränken, sofern nicht anderweitig angegeben, die vorliegende Offenbarung nicht. In dieser Beschreibung und den Zeichnungen sind doppelte Erläuterungen für Elemente weggelassen, die im Wesentlichen die gleichen Funktionen und Konfigurationen haben, indem das gleiche Bezugszeichen vergeben ist. Ferner sind Elemente, die nicht direkt auf die vorliegende Offenbarung bezogen sind, von den Figuren weggelassen.
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers TC. Nachfolgend ist eine Richtung, die in 1 durch einen Pfeil L angegeben ist, als eine linke Seite des Turboladers TC erläutert. Eine Richtung, die in 1 durch einen Pfeil R angegeben ist, ist als eine rechte Seite des Turboladers TC erläutert. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Turbolader TC einen Turboladerkörper 1 auf. Der Turboladerkörper 1 weist ein Lagergehäuse 3, ein Turbinengehäuse 5 und ein Verdichtergehäuse 7 auf. Das Turbinengehäuse 5 ist durch einen Befestigungsmechanismus 9 mit der linken Seite des Lagergehäuses 3 verbunden. Das Verdichtergehäuse 7 ist durch Befestigungsschrauben 11 mit der rechten Seite des Lagergehäuses 3 verbunden.
Ein Vorsprung 3a ist an einer Außenfläche des Lagergehäuses 3 vorgesehen. Der Vorsprung 3a ist auf einer Seite vorgesehen, die näher an dem Turbinengehäuse 5 ist. Der Vorsprung 3a steht in einer Radialrichtung des Lagergehäuses 3 vor. Ein Vorsprung 5a ist an einer Außenfläche des Turbinengehäuses 5 vorgesehen. Der Vorsprung 5a ist auf einer Seite vorgesehen, die näher an dem Lagergehäuse 3 ist. Der Vorsprung 5a steht in einer Radialrichtung des Turbinengehäuses 5 vor. Das Lagergehäuse 3 und das Turbinengehäuse 5 sind durch den Befestigungsmechanismus 9 aneinander festgemacht. Der Befestigungsmechanismus 9 weist beispielsweise eine G-Kupplung auf. Der Befestigungsmechanismus 9 klemmt die Vorsprünge 3a, 5a.
Ein Lagerloch 3b ist in dem Lagergehäuse 3 ausgebildet. Das Lagerloch 3b geht in der Links-/Rechtsrichtung des Turboladers TC hindurch. Ein Radiallager 13 ist in dem Lagerloch 3b angeordnet. In 1 ist ein halbschwimmendes Lager als ein Beispiel des Radiallagers 13 gezeigt. Das Radiallager 13 kann jedoch ein beliebiges anderes Radiallager wie etwa ein vollständig schwimmendes Lager oder ein Wälzlager sein. Eine Welle 15 ist in das Radiallager 13 eingesetzt. Das Radiallager 13 stützt die Welle 15 drehbar ab. Ein Turbinenlaufrad 17 ist an dem linken Ende der Welle 15 vorgesehen. Das Turbinenlaufrad 17 ist in dem Turbinengehäuse 5 drehbar aufgenommen. Ein Verdichterlaufrad (Laufrad) 19 ist an dem rechten Ende der Welle 15 vorgesehen. Das Verdichterlaufrad 19 ist drehbar in dem Verdichtergehäuse 7 aufgenommen.
Ein Einlass 21 ist in dem Verdichtergehäuse 7 ausgebildet. Der Einlass 21 ist zu der rechten Seite des Turboladers TC geöffnet. Der Einlass 21 ist mit einem Luftreiniger (nicht gezeigt) verbunden. Ein Diffusor-Strömungspfad 23 ist durch gegenüberliegende Flächen des Lagergehäuses 3 und des Verdichtergehäuses 7 ausgebildet. Der Diffusor-Strömungspfad 23 beaufschlagt Luft mit Druck. Der Diffusor-Strömungspfad 23 ist in einer Kreisringform ausgebildet. Der Diffusor-Strömungspfad 23 ist durch das Verdichterlaufrad 19 an einem inneren Teil in einer Radialrichtung der Welle 15 mit dem Einlass 21 verbunden.
Das Verdichtergehäuse 7 ist mit einem Verdichterschnecken-Strömungspfad 25 versehen. Der Verdichterschnecken-Strömungspfad 25 ist in einer Kreisringform ausgebildet. Der Verdichterschnecken-Strömungspfad 25 befindet sich in der Radialrichtung der Welle 15 beispielsweise außerhalb des Diffusor-Strömungspfads 23. Der Verdichterschnecken-Strömungspfad 25 ist mit einer Kraftmaschinen-Ansaugung (nicht gezeigt) und dem Diffusor-Strömungspfad 23 verbunden. Beim Drehen des Verdichterlaufrads 19 wird Luft aus dem Einlass 21 in das Verdichtergehäuse 7 gesaugt. Die Ansaugluft wird beim Gehen durch Schaufeln des Verdichterlaufrads 19 mit Druck beaufschlagt und beschleunigt. Die mit Druck beaufschlagte und beschleunigte Luft wird in dem Diffusor-Strömungspfad 23 und dem Verdichterschnecken-Strömungspfad 25 weiter mit Druck beaufschlagt. Die mit Druck beaufschlagte Luft wird zu der Kraftmaschinen-Ansaugung geleitet.
Ein Auslass 27 ist in dem Turbinengehäuse 5 ausgebildet. Der Auslass 27 ist zu der linken Seite des Turboladers TC geöffnet. Der Auslass 27 ist mit einem Abgasreiniger (nicht gezeigt) verbunden. Ein Verbindungspfad 29 und ein Turbinenschnecken-Strömungspfad 31 sind in dem Turbinengehäuse 5 ausgebildet. Der Turbinenschnecken-Strömungspfad 31 ist in einer Kreisringform ausgebildet. Der Turbinenschnecken-Strömungspfad 31 befindet sich in der Radialrichtung der Welle 15 beispielsweise außerhalb des Verbindungspfads 29. Der Turbinenschnecken-Strömungspfad 31 ist mit einem Gaseinlass (nicht gezeigt) verbunden. Abgas, das aus einem Kraftmaschinenabgaskrümmer (nicht gezeigt) abgegeben wird, wird zu dem Gaseinlass geleitet. Der Verbindungspfad 29 verbindet den Turbinenschnecken-Strömungspfad 31 durch das Turbinenlaufrad 17 mit dem Auslass 2. Das Abgas, das von dem Gaseinlass zu dem Turbinenschnecken-Strömungspfad 31 geführt wird, wird durch den Verbindungspfad 29 und das Turbinenlaufrad 17 zu dem Auslass 27 geführt. Das Abgas, das zu dem Auslass 27 geführt wird, dreht das Turbinenlaufrad 17 beim dort Hindurchgehen.
Die Drehkraft des Turbinenlaufrads 17 wird über die Welle 15 zu dem Verdichterlaufrad 19 übertragen. Beim Drehen des Verdichterlaufrads 19 wird die Luft mit Druck beaufschlagt, wie oben beschrieben ist. Als solches wird die Luft zu der Kraftmaschinen-Ansaugung geleitet.
2 ist ein erster Auszug eines Bereichs, der in 1 durch Strichpunktlinien eingefasst ist. Wie in 2 gezeigt ist, weist das Lagergehäuse 3 eine Radiallagerstütze 50 auf. Ein Lagerloch 3b ist in der Radiallagerstütze 50 ausgebildet. Ein Radiallager 13 ist innerhalb der Radiallagerstütze 50 (Lagerloch 3b) vorgesehen. Die Radiallagerstütze 50 nimmt das Radiallager 13 auf. Die Radiallagerstütze 50 hält das Radiallager 13.
Die Radiallagerstütze 50 weist an dem Ende, das näher an dem Verdichterlaufrad 19 ist, eine Aussparung 50a auf. Die Aussparung 50a befindet sich bezüglich des Radiallagers 13 näher an dem Verdichterlaufrad 19. Die Aussparung 50a hat im Wesentlichen eine Kreisringform. Eine Mittelachse der Aussparung 50a ist im Wesentlichen gleich einer Mittelachse des Lagerlochs 3b. Der Innendurchmesser der Aussparung 50a ist größer als der Innendurchmesser des Lagerlochs 3b.
Ein Stiftloch 50b ist in der Radiallagerstütze 50 ausgebildet. Das Stiftloch 50b ist vertikal niedriger als das Radiallager 13 ausgebildet. Das Stiftloch 50b geht durch die Radiallagerstütze 50 in der Radialrichtung der Welle 15 (nachfolgend vereinfacht als die Radialrichtung bezeichnet) hindurch. Das Stiftloch 50b erstreckt sich beispielsweise vertikal abwärts. Ein Positionierungsstift 50c ist in das Stiftloch 50b eingepresst. Ein Einsetzloch 13a ist in dem Radiallager 13 an einer Position ausgebildet, die dem Stiftloch 50b radial zugewandt ist. Ein Ende des Positionierungsstifts 50c ist in das Einsetzloch 13a eingesetzt. Der Positionierungsstift 50c begrenzt Bewegungen des Radiallagers 13 in der Drehrichtung und in der Axialrichtung der Welle 15 (nachfolgend vereinfacht als die Axialrichtung bezeichnet).
Lagerflächen 13b, die eine Radiallast von der Welle 15 aufnehmen, sind an der Innenfläche des Radiallagers 13 ausgebildet. In dieser Ausführungsform sind zwei Lagerflächen 13b, die axial voneinander beabstandet sind, in dem Radiallager 13 vorgesehen. Innendurchmesser der zwei Lagerflächen 13b sind einander im Wesentlichen gleich. Die Innendurchmesser der zwei Lagerflächen 13b sind im Wesentlichen konstant.
Die Welle 15 weist großdurchmessrige Abschnitte 15a und einen kleindurchmessrigen Abschnitt 15b auf. Die großdurchmessrigen Abschnitte 15a sind an Positionen angeordnet, um der Lagerfläche 13b des Radiallagers 13 in der Radialrichtung zugewandt zu sein. In dieser Ausführungsform weist die Welle 15 zwei großdurchmessrige Abschnitte 15a auf, die axial voneinander beabstandet sind, weil das Radiallager 13 die zwei Lagerflächen 13b aufweist, die axial voneinander beabstandet sind. Die zwei großdurchmessrigen Abschnitte 15a haben im Wesentlichen eine Zylinderform. Außendurchmesser der zwei großdurchmessrigen Abschnitte 15a sind einander im Wesentlichen gleich. Die Außendurchmesser der zwei großdurchmessrigen Abschnitte 15a sind geringfügig kleiner als die Innendurchmesser der zwei Lagerflächen 13b. Die Außendurchmesser der zwei großdurchmessrigen Abschnitte 15a sind im Wesentlichen konstant.
Der kleindurchmessrige Abschnitt 15b ist bezüglich der zwei großdurchmessrigen Abschnitte 15a näher an dem Verdichterlaufrad 19 angeordnet. Der kleindurchmessrige Abschnitt 15b hat im Wesentlichen eine Zylinderform. Ein Außendurchmesser des kleindurchmessrigen Abschnitts 15b ist im Wesentlichen konstant. Der Außendurchmesser des kleindurchmessrigen Abschnitts 15b ist kleiner als jener des großdurchmessrigen Abschnitts 15a. Dementsprechend ist zwischen dem großdurchmessrigen Abschnitt 15a und dem kleindurchmessrigen Abschnitt 15b eine Stufe ausgebildet.
Das Lagergehäuse 3 ist mit einem turbinenseitigen Schubring 61, einem verdichterseitigen Schubring (Schublager) 63 und einem Schubkragen (Abstützungsabschnitt) 65 versehen. Der turbinenseitige Schubring 61, der verdichterseitige Schubring 63 und der Schubkragen 65 sind zwischen der Radiallagerstütze 50 und dem Verdichterlaufrad 19 angeordnet. Der turbinenseitige Schubring 61, der verdichterseitige Schubring 63 und der Schubkragen 65 sind bezüglich des Radiallagers 13 näher an dem Verdichterlaufrad 19 angeordnet. Der turbinenseitige Schubring 61, der verdichterseitige Schubring 63 und der Schubkragen 65 können bezüglich des Radiallagers 13 jedoch näher an dem Turbinenlaufrad 17 angeordnet sein (siehe 1). Die Welle 15 ist in den turbinenseitigen Schubring 61, den verdichterseitigen Schubring 63 und den Schubkragen 65 eingesetzt.
Der turbinenseitige Schubring 61 ist näher an dem Turbinenlaufrad 17 (siehe 1) in der Aussparung 50a angeordnet. Der turbinenseitige Schubring 61 hat im Wesentlichen eine Kreisringform. Der turbinenseitige Schubring 61 ist an dem Lagergehäuse 3 (Radiallagerstütze 50) festgemacht. Der turbinenseitige Schubring 61 ist durch die Radiallagerstütze 50 nicht-drehbar gehalten. Der großdurchmessrige Abschnitt 15a der Welle 15 ist in den turbinenseitigen Schubring 61 eingesetzt. Ein Innendurchmesser des turbinenseitigen Schubrings 61 ist größer als der Außendurchmesser des großdurchmessrigen Abschnitts 15a. Ferner ist ein Außendurchmesser des turbinenseitigen Schubrings 61 kleiner als der Innendurchmesser der Aussparung 50a.
Der verdichterseitige Schubring 63 befindet sich bezüglich der Aussparung 50a näher an dem Verdichterlaufrad 19. Der verdichterseitige Schubring 63 ist benachbart zu der Radiallagerstütze 50 angeordnet. Der verdichterseitige Schubring 63 hat im Wesentlichen eine Kreisringform. Der verdichterseitige Schubring 63 ist an dem Lagergehäuse 3 (Radiallagerstütze 50) festgemacht. Der verdichterseitige Schubring 63 ist durch die Radiallagerstütze 50 nicht-drehbar gehalten. Der kleindurchmessrige Abschnitt 15b der Welle 15 ist in den verdichterseitigen Schubring 63 eingesetzt. Ein Innendurchmesser des verdichterseitigen Schubrings 63 ist größer als der Außendurchmesser des kleindurchmessrigen Abschnitts 15b. Ferner ist ein Außendurchmesser des verdichterseitigen Schubrings 63 größer als der Außendurchmesser des turbinenseitigen Schubrings 61 (der Innendurchmesser der Aussparung 50a).
Eine Nut 63a und ein Pfad 63b sind in dem verdichterseitigen Schubring 63 ausgebildet. Die Nut 63a ist in dem verdichterseitigen Schubring 63 an einer Fläche ausgebildet, die näher an dem Turbinenlaufrad 17 ist (siehe 1). Der Pfad 63b befindet sich radial innerhalb der Nut 63a. Der Pfad 63b weist in dem verdichterseitigen Schubring 63 ein Ausgangsende 63c auf, das an der Fläche geöffnet ist, die näher an dem Turbinenlaufrad 17 ist. Der Pfad 63b ist an einem Ende mit einer Innenfläche der Nut 63a verbunden und an dem anderen Ende mit dem Ausgangsende 63c verbunden.
In der Aussparung 50a befindet sich der Schubkragen 65 näher an dem Verdichterlaufrad 19. Der Schubkragen 65 befindet sich zwischen dem turbinenseitigen Schubring 61 (Radiallager 13) und dem verdichterseitigen Schubring 63. Der Schubkragen 65 hat im Wesentlichen eine Kreisringform. Ein Innendurchmesser des Schubkragens 65 ist im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des kleindurchmessrigen Abschnitts 15b oder geringfügig größer als der Außendurchmesser des kleindurchmessrigen Abschnitts 15b. Ein Außendurchmesser des Schubkragens 65 ist kleiner als der Innendurchmesser der Aussparung 50a. Der Schubkragen 65 ist benachbart zu der Stufe vorgesehen, die zwischen dem großdurchmessrigen Abschnitt 15a und dem kleindurchmessrigen Abschnitt 15b der Welle 15 ausgebildet ist. Der Schubkragen 65 ist jedoch keine wesentliche Komponente. Beispielsweise kann anstatt des Schubkragens 65 ein Abschnitt der Welle 15 gleich einer Außenform des Schubkragens 65 ausgebildet sein. In jenem Fall fungiert der Teil der Welle 15 auf dieselbe Weise wie der Schubkragen 65 als der „Abstützungsabschnitt“.
Der Schubkragen 65 ist beispielsweise auf den kleindurchmessrigen Abschnitt 15b aufgepresst. Dementsprechend dreht der Schubkragen 65 einstückig mit der Welle 15. Ferner bewegt sich der Schubkragen 65 einstückig mit der Welle 15 in der Axialrichtung.
Ein Ölpfad 3c, ein vertikaler Zuführungspfad 3d und ein horizontaler Zuführungspfad 3e sind in dem Lagergehäuse 3 ausgebildet. Ein Schmiermittel wird dem Ölpfad 3c von außerhalb des Lagergehäuses 3 zugeführt. Der Ölpfad 3c ist mit dem vertikalen Zuführungspfad 3d und dem horizontalen Zuführungspfad 3e verbunden.
Der vertikale Zuführungspfad 3d ist an einem Ende mit dem Ölpfad 3c und an dem anderen Ende mit dem Lagerloch 3b verbunden. Das Schmiermittel wird von dem Ölpfad 3c zu dem vertikalen Zuführungspfad 3d geführt. Der vertikale Zuführungspfad 3d führt das Schmiermittel zu dem Lagerloch 3b.
Der horizontale Zuführungspfad 3e ist an einem Ende mit dem Ölpfad 3c verbunden und an dem anderen Ende mit der Nut 63a des verdichterseitigen Schubrings 63 verbunden. Das Schmiermittel wird von dem Ölpfad 3c zu dem horizontalen Zuführungspfad 3e geführt. Der horizontale Zuführungspfad 3e führt das Schmiermittel zu der Nut 63a.
Das zu der Nut 63a geführte Schmiermittel wird durch den Pfad 63b zu dem Auslassende 63c geführt, das ein Ende des Pfads 63b ist. Das Auslassende 63c ist an dem verdichterseitigen Schubring 63 an einem Bereich geöffnet, der dem Schubkragen 65 axial zugewandt ist.
Das zu dem Lagerloch 3b geführte Schmiermittel schmiert das Radiallager 13. Ein Teil des Schmiermittels strömt zwischen der Lagerfläche 13b des Radiallagers 13 und dem großdurchmessrigen Abschnitt 15a der Welle 15. Im Ergebnis wird zwischen der Lagerfläche 13b und dem großdurchmessrigen Abschnitt 15a ein Ölfilm ausgebildet. Eine Radiallast von der Welle 15 wird durch den Ölfilmdruck des Schmiermittels abgestützt. In anderen Worten fungiert in dem Radiallager 13 die Lagerfläche 13b, die dem großdurchmessrigen Abschnitt 15a radial zugewandt ist, als die Radiallagerfläche, die die Radiallast aufnimmt.
Das Schmiermittel, das die Radiallagerflächen schmiert, bewegt sich in der Axialrichtung (in 2 links-rechts) innerhalb der Radiallagerstütze 50. Das Schmiermittel, das sich in 2 in der Linksrichtung bewegt, wird zu einer Ölkammer 80 geführt. Die Ölkammer 80 ist unterhalb der Radiallagerstütze 50, des turbinenseitigen Schubrings 61, des verdichterseitigen Schubrings 63 und des Schubkragens 65 ausgebildet. Das Schmiermittel, das sich in 2 zu der Rechtsrichtung bewegt, bewegt sich in dieser Reihenfolge zu dem turbinenseitigen Schubring 61 und dem Schubkragen 65. Das Schmiermittel, das sich in 2 in der Rechtsrichtung bewegt, schmiert zwischen dem turbinenseitigen Schubring 61 und dem Schubkragen 65. Das Schmiermittel, das zwischen dem turbinenseitigen Schubring 61 und dem Schubkragen 65 schmiert, bewegt sich in 2 abwärts und nach rechts.
Ferner wird das Schmiermittel, das zu der Nut 63a des verdichterseitigen Schubrings 63 geführt wird, durch den Pfad 63b aus dem Auslassende 63c abgegeben. Das aus dem Auslassende 63c abgegebene Schmiermittel schmiert zwischen dem verdichterseitigen Schubring 63 und dem Schubkragen 65. Das Schmiermittel, das zwischen dem verdichterseitigen Schubring 63 und dem Schubkragen 65 schmiert, bewegt sich in 2 abwärts und nach rechts. Als solches wird der Schubkragen 65 von beiden Seiten in der Axialrichtung mit Schmiermittel versorgt. Im Ergebnis sind Ölfilme zwischen dem Schubkragen 65 und dem turbinenseitigen Schubring 61 und zwischen dem Schubkragen 65 und dem verdichterseitigen Schubring 63 ausgebildet. Die Axiallast von dem Schubkragen 65 (Welle 15) ist durch einen Ölfilmdruck des Schmiermittels abgestützt. In anderen Worten fungieren bei dem turbinenseitigen Schubring 61 und dem verdichterseitigen Schubring 63 die Flächen, die dem Schubkragen 65 axial zugewandt sind, als Schublagerflächen, die die Schublast aufnehmen.
Eine Ölschleudereinrichtung 90 ist zwischen dem Schubkragen 65 und dem Verdichterlaufrad 19 angeordnet. Die Ölschleudereinrichtung 90 hat im Wesentlichen eine Zylinderform. Der kleindurchmessrige Abschnitt 15b der Welle 15 ist in die Ölschleudereinrichtung 90 eingesetzt. Die Ölschleudereinrichtung 90 dreht einstückig mit der Welle 15. Die Ölschleudereinrichtung 19 ist radial innerhalb des verdichterseitigen Schubrings 63 angeordnet. Die Ölschleudereinrichtung 90 verteilt das entlang der Welle 15 strömende Schmiermittel radial auswärts zu dem Verdichterlaufrad 19.
Auf einer Rückseite des Verdichterlaufrads 19 (links in 2) ist eine Dichtungsplatte 100 angeordnet. Die Dichtungsplatte 100 ist an dem Lagergehäuse 3 festgemacht. Die Dichtungsplatte 100 ist durch das Lagergehäuse 3 nicht-drehbar gehalten. Die Dichtungsplatte 100 hat im Wesentlichen eine Kreisringform. Der kleindurchmessrige Abschnitt 15b der Welle 15 und die Ölschleudereinrichtung 90 sind in die Dichtungsplatte 100 eingesetzt. Die Dichtungsplatte 100 hemmt eine Leckage des Schmiermittels, das durch die Ölschleudereinrichtung 90 zu dem Verdichterlaufrad 19 verteilt wird.
Ein Öldrainagepfad 50d ist in der Radiallagerstütze 50 ausgebildet. In der Radiallagerstütze 50 ist der Öldrainagepfad 50d an einem Ende an mindestens einer von einer Fläche, die dem verdichterseitigen Schubring 63 zugewandt ist, und einer Fläche, die dem Schubkragen 65 zugewandt ist, geöffnet und an dem anderen Ende an einer Außenfläche (Bodenfläche) der Radiallagerstütze 50 geöffnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Öldrainagepfad 50d ein Durchgangsloch, das zwischen der Innenfläche der Aussparung 50a und der Außenfläche (Bodenfläche) der Radiallagerstütze 50 hindurchgeht. Daher wird das Schmiermittel, das zwischen dem turbinenseitigen Schubring 61 und dem Schubkragen 65 schmiert, zu dem Öldrainagepfad 50d geführt. Ferner wird das Schmiermittel, das zwischen dem Schubkragen 65 und dem verdichterseitigen Schubring 63 schmiert, zu dem Öldrainagepfad 50d geführt. Der Öldrainagepfad 50d hat im Wesentlichen einen konstanten Innendurchmesser. Die Öffnung des Öldrainagepfads 50d, die an der Außenfläche der Radiallagerstütze 50 ausgebildet ist, befindet sich zwischen dem Positionierungsstift 50c (Stiftloch 50b) und dem verdichterseitigen Schubring 63.
Ein Teil des Schmiermittels, das den turbinenseitigen Schubring 61, den verdichterseitigen Schubring 63 und den Schubkragen 65 schmiert, bewegt sich in 2 abwärts und wird durch den Öldrainagepfad 50d zu der Ölkammer 80 geführt. Ein Ölauslass 110 ist auf einer vertikal niedrigeren Seite der Ölkammer 80 ausgebildet. Der Ölauslass 110 ist mit der Ölkammer 80 verbunden und ist zu der Außenseite des Lagergehäuses 3 geöffnet. Das zu der Ölkammer 80 geführte Schmiermittel fällt unter seinem eigenen Gewicht und wird durch den Ölauslass 110 zu der Außenseite des Lagergehäuses 3 abgegeben.
Ferner bewegt sich ein Teil des Schmiermittels, das den turbinenseitigen Schubring 61, den verdichterseitigen Schubring 63 und den Schubkragen 65 schmiert, in 2 nach rechts und wird zu einem Öldrainageraum 120 geführt. Der Öldrainageraum 120 ist zwischen dem verdichterseitigen Schubring 63 und der Dichtungsplatte 100 (Verdichterlaufrad 19) definiert. Der Öldrainageraum 120 ist ohne den Öldrainagepfad 50d durchgängig mit der Ölkammer 80. Das zu dem Öldrainageraum 120 geführte Schmiermittel wird durch die Ölschleudereinrichtung 90 verteilt. Der Öldrainageraum 120 führt das verteilte Schmiermittel durch die Ölkammer 80 zu dem Ölauslass 110. Der Ölauslass 110 gibt das geführte Schmiermittel zu der Außenseite des Lagergehäuses 3 ab.
Der Öldrainageraum 120 ist über den verdichterseitigen Schubring 63 gegenüberliegend zu dem Öldrainagepfad 50d ausgebildet. Der Öldrainagepfad 50d hat einen Winkel, der beim vertikalen Abwärtsbewegen zu einer Richtung geneigt ist, die von dem Öldrainageraum 120 beabstandet ist. Indem der Öldrainageraum 120 und der Öldrainagepfad 50d separat an den unterschiedlichen Positionen ausgebildet sind, vermischen (vereinigen) sich das Schmiermittel, das durch den Öldrainageraum 120 geht, und das Schmiermittel, das durch den Öldrainagepfad 50d geht, weniger wahrscheinlich. Im Ergebnis kann die Abgabe von Schmiermittel verbessert werden.
Falls sich eine Wandfläche 80a, die die Ölkammer 80 des Lagergehäuses 3 ausbildet, auf einer Erstreckung des Öldrainagepfads 50d befindet, trifft das Schmiermittel, das durch den Öldrainagepfad 50d geht, auf die Wandfläche 80a. In einem solchen Fall, in dem das Schmiermittel auf die Wandfläche trifft, wird die Strömung von Schmiermittel, das aus dem Ölauslass 110 abgegeben wird, gestört. Wenn die Strömung von Schmiermittel gestört wird, ist es für das Schmiermittel in der Ölkammer 80 schwierig, aus dem Ölauslass 110 abgegeben zu werden, und das Schmiermittel verbleibt wahrscheinlich in der Ölkammer 80. Wenn das Schmiermittel wahrscheinlich verbleibt, kann das Schmiermittel aus dem Lagergehäuse 3 zu der Turbinenseite oder zu der Verdichterseite entweichen.
Dementsprechend ist der Neigungswinkel des Öldrainagepfads 50d bezüglich der horizontalen Ebene so angepasst, dass sich die Wandfläche 80a nicht auf der Erstreckung des Öldrainagepfads 50d befindet. Im Ergebnis ist die gesamte Projektionsfläche S1 des Öldrainagepfads 50d, der entlang einer Mittelachse O zu dem Ölauslass 110 projiziert wird, innerhalb des Ölauslasses 110 enthalten. In dem Ölauslass 110 befindet sich die Projektionsfläche S1 auf einer Seite, die von dem Öldrainageraum 120 beabstandet ist (d.h. der linken Seite in 2). Der Positionierungsstift 50c befindet sich nicht auf der Erstreckung des Öldrainagepfads 50d. In anderen Worten befindet sich der Positionierungsstift 50c außerhalb des Bereichs an der Erstreckung des Öldrainagepfads 50d.
Dies ermöglich, dass das Schmiermittel, das sich entlang der Mittelachse O des Öldrainagepfads 50d bewegt, direkt zu dem Ölauslass 110 geführt wird. Das Schmiermittel, das sich entlang der Mittelachse O des Öldrainagepfads 50d bewegt, trifft weniger wahrscheinlich auf die Wandfläche 80a. Dementsprechend kann die Abgabe des Schmiermittels an dem Ölauslass 110 verbessert werden. Im Ergebnis kann das Lagergehäuse 3 eine Leckage von Schmiermittel verringern.
In dieser Ausführungsform wird beim spanenden Bearbeiten des Öldrainagepfads 50d ein Werkzeug von dem Ölauslass 110 eingeführt. Dies ermöglicht, dass der Neigungswinkel des Öldrainagepfads 50d bezüglich der horizontalen Ebene im Vergleich zu dem Fall, in dem das Werkzeug von einer Öffnung auf einer Verdichterseite des Lagergehäuses 3 eingeführt wird, größer ist.
Falls das Werkzeug von der Öffnung auf der Verdichterseite des Lagergehäuses 3 eingeführt wird, um den Öldrainagepfad 50d spanend zu bearbeiten, behindern sich das Werkzeug und ein oberer Teil des Lagergehäuses 3. Dementsprechend ist es schwierig, den Neigungswinkel des Öldrainagepfads 50d bezüglich der horizontalen Ebene so einzustellen, dass die gesamte Projektionsfläche S1 des Öldrainagepfads 50d innerhalb des Ölauslasses 110 enthalten ist.
Wenn das Werkzeug im Gegensatz dazu von dem Ölauslass 110 eingeführt wird, um den Öldrainagepfad 50d spanend zu bearbeiten, behindern sich das Werkzeug und der obere Teil des Lagergehäuses 3 nicht. Dementsprechend kann der Neigungswinkel des Öldrainagepfads 50d bezüglich der horizontalen Ebene leicht so angepasst werden, dass die gesamte Projektionsfläche S1 des Öldrainagepfads 50d innerhalb des Ölauslasses 110 enthalten ist.
3 ist ein zweiter Auszug des Bereichs, der in 1 durch die Strichpunktlinien eingefasst ist. Wie in 3 gezeigt ist, ist die gesamte Projektionsfläche S2 der Öffnung des Öldrainagepfads 50d an der Außenfläche (Bodenfläche) der Radiallagerstütze 50, die entlang der Vertikalrichtung zu dem Ölauslass 110 projiziert wird, innerhalb des Ölauslasses 110 enthalten.
Dies erschwert es für das Schmiermittel, auf die Wandfläche 80a zu treffen, sogar wenn es von der Öffnung des Öldrainagepfads 50d an der Außenfläche vertikal abwärts fällt. Dies verbessert die Abgabe des Schmiermittels aus dem Ölauslass 110. Im Ergebnis kann das Lagergehäuse 3 eine Leckage von Schmiermittel verringern.
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung oben in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Es ist ersichtlich, dass ein Fachmann verschiedene Beispiele von Variationen oder Modifikationen innerhalb des Umfangs der Ansprüche erdenken kann, welche ebenfalls als zum technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung zugehörig verstanden werden.
Die obige Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, in welchem die gesamte Projektionsfläche S2 innerhalb des Ölauslasses 110 enthalten ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt und die gesamte Projektionsfläche S2 muss nicht innerhalb des Ölauslasses 110 enthalten sein. Beispielsweise kann ein Teil der Projektionsfläche S2 mit der Wandfläche 80a überlappen.
Bezugszeichenliste

13: Radiallager,
15: Welle,
19: Verdichterlaufrad (Laufrad),
50: Radiallagerstütze,
50d: Öldrainagepfad,
60: turbinenseitiger Schubring,
63: verdichterseitiger Schubring (Schublager),
65: Schubkragen (Abstützungsabschnitt),
80: Ölkammer,
80a: Wandfläche,
110: Ölauslass,
120: Öldrainageraum,
S1: Projektionsfläche,
S2: Projektionsfläche,
TC: Turbolader

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020053098 [0001]
JP 5807436 B [0004]

Claims

Turbolader mit: einer Radiallagerstütze, die ein Lagerloch aufweist; einem Radiallager, das in dem Lagerloch vorgesehen ist; einer Welle, die in das Radiallager eingesetzt ist; einem Laufrad, das an der Welle vorgesehen ist; einem Schublager, in welches die Welle eingesetzt ist, wobei das Schublager zwischen der Radiallagerstütze und dem Laufrad angeordnet ist; einem Abstützungsabschnitt, der an der Welle vorgesehen ist und zwischen dem Radiallager und dem Schublager angeordnet ist; einer Ölkammer, die unterhalb der Radiallagerstütze und des Schublagers ausgebildet ist; einem Ölauslass, der mit der Ölkammer verbunden ist und zu einer Außenseite geöffnet ist; einem Öldrainagepfad, der in der Radiallagerstütze ausgebildet ist, wobei ein Ende des Öldrainagepfads in der Radiallagerstütze an mindestens einer von einer Fläche, die dem Schublager zugewandt ist, und einer Fläche, die dem Abstützungsabschnitt zugewandt ist, geöffnet ist, wobei das andere Ende des Öldrainagepfads an einer Bodenfläche der Radiallagerstütze geöffnet ist, wobei eine gesamte Projektionsfläche des Öldrainagepfads, der entlang einer Mittelachse davon zu dem Ölauslass projiziert wird, innerhalb des Ölauslasses enthalten ist; und einem Öldrainageraum, der zwischen dem Schublager und dem Laufrad vorgesehen ist und mit der Ölkammer verbunden ist.
Turbolader nach Anspruch 1, wobei eine gesamte Projektionsfläche einer Öffnung des Öldrainagepfads an der Bodenfläche der Radiallagerstütze, die entlang der Vertikalrichtung zu dem Ölauslass projiziert wird, innerhalb des Ölauslasses enthalten ist.