DE112021003308T5

DE112021003308T5 - Turbolader

Info

Publication number: DE112021003308T5
Application number: DE112021003308.5T
Authority: DE
Inventors: Katsunori Hayashi
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2023-04-06
Also published as: JPWO2021256203A1; CN115485467A; JP7396489B2; US20230113937A1; WO2021256203A1

Abstract

Ein Turbolader hat ein Lagergehäuse, einen variablen Verstellungsmechanismus und ein Beschränkungsbauteil. Der variable Verstellungsmechanismus hat einen Düsenring und einen Antriebsring. Das Beschränkungsbauteil hat einen Flanschteil, einen Antriebsringführungsstiftteil und einen Phasenbestimmungsstiftteil. Der Flanschteil überspannt eine erste Fläche des Düsenrings, die dem Lagergehäuse zugewandt ist, und eine zweite Fläche des Antriebsrings, die dem Lagergehäuse zugewandt ist, sodass eine Position von diesem mit Bezug zu dem Düsenring fixiert ist. Der Antriebsringführungsstiftteil ist mit dem Flanschteil einstückig ausgebildet und in einem ersten Loch angeordnet, das an der ersten Fläche ausgebildet ist. Der Phasenbestimmungsstiftteil ist mit dem Flanschteil einstückig ausgebildet und in einem zweiten Loch angeordnet, das an einer dritten Fläche des Lagergehäuses ausgebildet ist, die dem variablen Verstellungsmechanismus zugewandt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Turbolader.
Technischer Hintergrund
Patentliteraturen 1 bis 3 beschreiben einen Turbolader, der einen variablen Verstellungsmechanismus hat. Beispielsweise hat der variable Verstellungsmechanismus, der in Patentliteratur 1 beschrieben ist, einen Düsenring, einen Antriebsring, einen Rollenstift und eine Rolle. Der Rollenstift und die Rolle halten eine Positionsbeziehung in einer Axialrichtung zwischen dem Düsenring und dem Antriebsring aufrecht.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2006-514191
Patentliteratur 2: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2000-199433
Patentliteratur 3: japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2004-156592

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In solch einem Turbolader, der vorstehend beschrieben ist, gibt es Fälle, in denen ein Beschränkungsbauteil zwischen einem Lagergehäuse und einem variablen Verstellungsmechanismus vorgesehen ist, um eine Positionsbeziehung in einer Umfangsrichtung zwischen dem Lagergehäuse und dem variablen Verstellungsmechanismus aufrechtzuerhalten. In solch einem Fall, da ein Raum zum Anordnen des Beschränkungsbauteils zusätzlich zu dem Rollenstift und der Rolle gewährleistet werden muss, kann dies zu einer Verringerung der Freiheit führen, mit der der variable Verstellungsmechanismus gestaltet wird.
Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Turbolader vorzusehen, bei dem ein Freiheitsgrad beim Gestalten eines variablen Verstellungsmechanismus verbessert ist.
Lösung des Problems
Ein Turbolader, der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist, hat ein Lagergehäuse, das eine Drehwelle, an der ein Turbinenrad fixiert ist, drehbar stützt, einen variablen Verstellungsmechanismus, der das Turbinenrad umgibt und gestaltet ist, um ein Fluid zu dem Turbinenrad zu führen, und eine Vielzahl von Beschränkungsbauteilen, die zwischen dem Lagergehäuse und dem variablen Verstellungsmechanismus vorgesehen sind, wobei der variable Verstellungsmechanismus einen Düsenring, der das Turbinenrad in einer Umfangsrichtung mit einer Drehachse der Drehwelle als ein Zentrum umgibt, und einen Antriebsring hat, der den Düsenring in der Umfangsrichtung umgibt, wobei der Düsenring eine erste Fläche hat, die dem Lagergehäuse zugewandt ist, der Antriebsring eine zweite Fläche hat, die dem Lagergehäuse zugewandt ist, das Lagergehäuse eine dritte Fläche hat, die dem variablen Verstellungsmechanismus zugewandt ist, und wenigstens ein Beschränkungsbauteil der Vielzahl von Beschränkungsbauteilen einen Flanschteil hat, der die erste Fläche und die zweite Fläche überspannt, sodass eine Position von diesem mit Bezug zu dem Düsenring fixiert ist, wobei ein erster Stift, der einstückig mit dem Flanschteil ausgebildet ist und in einem ersten Loch angeordnet ist, an der ersten Fläche ausgebildet ist, und wobei ein zweiter Stift, der einstückig mit dem Flanschteil ausgebildet ist und in einem zweiten Loch angeordnet ist, an der dritten Fläche ausgebildet ist.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen Turbolader vorzusehen, bei dem ein Freiheitsgrad beim Gestalten eines variablen Verstellungsmechanismus verbessert ist.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Turbolader eines ersten Ausführungsbeispiels darstellt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen variablen Verstellungsmechanismus darstellt, der in 1 dargestellt ist.
3 ist eine Draufsicht, die den variablen Verstellungsmechanismus darstellt, der in 1 dargestellt ist.
4 ist eine Draufsicht, die ein Lagergehäuse darstellt, das in 1 dargestellt ist.
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts V von 1.
6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Turbolader eines zweiten Ausführungsbeispiels darstellt.
7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts VII von 6.
8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Turbolader eines Vergleichsbeispiels darstellt.
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts IX von 8.
10 ist eine Draufsicht, die einen variablen Verstellungsmechanismus des Turboladers des Vergleichsbeispiels darstellt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Ein Turbolader, der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, hat ein Lagergehäuse, das eine Drehwelle, an der ein Turbinenrad fixiert ist, drehbar stützt, einen variablen Verstellungsmechanismus, der das Turbinenrad umgibt und gestaltet ist, um ein Fluid zu dem Turbinenrad zu führen, und eine Vielzahl von Beschränkungsbauteilen, die zwischen dem Lagergehäuse und dem variablen Verstellungsmechanismus vorgesehen sind, wobei der variable Verstellungsmechanismus einen Düsenring, der das Turbinenrad in einer Umfangsrichtung mit einer Drehachse der Drehwelle als ein Zentrum umgibt, und einen Antriebsring hat, der den Düsenring in der Umfangsrichtung umgibt, wobei der Düsenring eine erste Fläche hat, die dem Lagergehäuse zugewandt ist, der Antriebsring eine zweite Fläche hat, die dem Lagergehäuse zugewandt ist, das Lagergehäuse eine dritte Fläche hat, die dem variablen Verstellungsmechanismus zugewandt ist, und wenigstens ein Beschränkungsbauteil der Vielzahl von Beschränkungsbauteilen einen Flanschteil hat, der die erste Fläche und die zweite Fläche überspannt, sodass eine Position von diesem mit Bezug zu dem Düsenring fixiert ist, wobei ein erster Stift, der mit dem Flanschteil einstückig ausgebildet ist und in einem ersten Loch angeordnet ist, an der ersten Fläche ausgebildet ist, und ein zweiter Stift, der mit dem Flanschteil einstückig ausgebildet ist und in einem zweiten Loch angeordnet ist, an der dritten Fläche ausgebildet ist.
Gemäß dem Turbolader kann eine Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring und dem Antriebsring in der Axialrichtung entlang der Drehachse durch den Flanschteil aufrechterhalten werden. Des Weiteren kann eine Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse und dem variablen Verstellungsmechanismus in der Umfangsrichtung durch den ersten Stift und das erste Loch und den zweiten Stift und das zweite Loch aufrechterhalten werden. Das heißt in dem Turbolader wird durch die Beschränkungsbauteile die Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring und dem Antriebsring aufrechterhalten und die Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse und dem variablen Verstellungsmechanismus aufrechterhalten. Dadurch erhöht sich ein verfügbarer Raum in der ersten Fläche des Düsenrings und der zweiten Fläche des Antriebsrings im Vergleich zu einem Fall, in dem beispielsweise die Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring und dem Antriebsring und die Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse und dem variablen Verstellungsmechanismus durch separate Bauteile aufrechterhalten werden. Deshalb verbessert sich ein Freiheitsgrad beim Gestalten des variablen Verstellungsmechanismus.
In einem Ausführungsbeispiel kann der erste Stift an dem Düsenring fixiert sein. Gemäß dieser Gestaltung, wenn der erste Stift an dem Düsenring fixiert ist, kann eine Position des Flanschteils mit Bezug zu dem Düsenring fixiert werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann das zweite Loch ein Langloch sein, das sich in einer Radialrichtung erstreckt, die die Drehachse schneidet, und ein Durchmesser des zweiten Stifts kann kleiner sein als eine Breite des zweiten Lochs. Wenn der Turbolader in einem Betriebszustand ist, wird ein Hochtemperaturgas zu dem Turbolader zugeführt. Als eine Folge steigen Temperaturen von Teilen, die den Turbolader bilden, wie von dem variablen Verstellungsmechanismus, an. Wenn die Temperaturen der Teile ansteigen, tritt eine thermische Verformung in den Teilen auf. Die Teile, die den Turbolader bilden, haben unterschiedliche Grade einer thermischen Verformung mit Bezug zu einer Temperatur. Gemäß der vorstehend beschriebenen Gestaltung kann die thermische Verformung des Lagergehäuses und des variablen Verstellungsmechanismus in der Radialrichtung gestattet werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Durchmesser des zweiten Stifts größer sein als ein Durchmesser des ersten Stifts. Gemäß dieser Gestaltung kann ein Oberflächenbereich des zweiten Stifts relativ erhöht werden durch relatives Erhöhen des Durchmessers des zweiten Stifts. Dadurch kann eine Abnutzung des zweiten Stifts unterdrückt werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann der zweite Stift an dem Lagergehäuse fixiert sein. Gemäß dieser Gestaltung, wenn der zweite Stift an dem Lagergehäuse fixiert ist, kann die Position des Flanschteils mit Bezug zu dem Düsenring fixiert werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann das erste Loch ein Langloch sein, das sich in einer Radialrichtung erstreckt, die die Drehachse schneidet, und ein Durchmesser des ersten Stifts kann kleiner sein als eine Breite des ersten Lochs. Gemäß dieser Gestaltung kann, wie vorstehend beschrieben ist, eine thermische Verformung des Lagergehäuses und des variablen Verstellungsmechanismus in der Radialrichtung gestattet werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Durchmesser des ersten Stifts größer sein als ein Durchmesser des zweiten Stifts. Gemäß dieser Gestaltung kann ein Oberflächenbereich des ersten Stifts durch relatives Erhöhen des Durchmessers des ersten Stifts relativ erhöht werden. Dadurch kann eine Abnutzung des ersten Stifts unterdrückt werden.
In einem Ausführungsbeispiel können die Vielzahl von Beschränkungsbauteilen alle den Flanschteil, den ersten Stift und den zweiten Stift haben. Gemäß dieser Gestaltung kann die Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring und dem Antriebsring in der Axialrichtung zuverlässiger aufrechterhalten werden und eine Stabilität eines Aufbaus des Turboladers, der den variablen Verstellungsmechanismus hat, kann gewährleistet werden.
In einem Ausführungsbeispiel kann der Turbolader die Vielzahl von Beschränkungsbauteilen haben, in denen eine Vielzahl von ersten Löchern, in denen die ersten Stifte der Vielzahl von Beschränkungsbauteilen angeordnet sind, an der ersten Fläche ausgebildet sein können und eine Vielzahl von zweiten Löchern, in denen die zweiten Stifte der Vielzahl von Beschränkungsbauteilen angeordnet sind, an der dritten Fläche ausgebildet sein können. Gemäß dieser Gestaltung kann die Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring und dem Antriebsring in der Axialrichtung durch die Vielzahl von Beschränkungsbauteilen zuverlässiger aufrechterhalten werden. Als eine Folge kann eine Änderung der Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring und dem Antriebsring aufgrund einer thermischen Verformung unterdrückt werden. Deshalb wird eine unbeabsichtigte Bewegung des variablen Verstellungsmechanismus, die aufgrund einer Änderung der Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring und dem Antriebsring auftreten kann, unterdrückt, und dadurch kann eine Leistung des Turboladers zuverlässig gezeigt werden.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele zum Realisieren der vorliegenden Offenbarung im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen werden die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine doppelte Beschreibung von diesen wird weggelassen.
<Erstes Ausführungsbeispiel>
<Turbolader>
Ein Turbolader 1, der in 1 und 2 dargestellt ist, ist ein Turbolader der Bauart mit variabler Verstellung. Der Turbolader 1 ist auf beispielsweise eine Brennkraftmaschine eines Schiffs oder eines Fahrzeugs angewendet. Der Turbolader 1 hat eine Turbine 10 und einen Kompressor 20. Die Turbine 10 hat ein Turbinengehäuse 11, ein Turbinenrad 12 und einen variablen Verstellungsmechanismus 30. Das Turbinengehäuse 11 hat einen Schneckenströmungspfad 13. Der Schneckenströmungspfad 13 erstreckt sich um das Turbinenrad 12 herum in einer Umfangsrichtung mit Mittelpunkt auf einer Drehachse AX (nachstehend einfach als eine „Umfangsrichtung“ bezeichnet), die später beschrieben wird. Der Kompressor 20 hat ein Kompressorgehäuse 21 und ein Kompressorrad 22. Das Kompressorrad 22 ist in dem Kompressorgehäuse 21 beherbergt. Das Kompressorgehäuse 21 hat einen Schneckenströmungspfad 23. Der Schneckenströmungspfad 23 erstreckt sich um das Kompressorrad 22 herum in einer Umfangsrichtung.
Das Turbinenrad 12 ist an einem ersten Ende einer Drehwelle 2 vorgesehen. Das Kompressorrad 22 ist an einem zweiten Ende der Drehwelle 2 vorgesehen. Ein Lagergehäuse 3 ist zwischen dem Turbinengehäuse 11 und dem Kompressorgehäuse 21 vorgesehen. Die Drehwelle 2 ist durch das Lagergehäuse 3 über ein Lager 4 drehbar gestützt. Die Drehwelle 2, das Turbinenrad 12 und das Kompressorrad 22 bilden einen integrierten drehenden Körper 5 aus. Der drehende Körper 5 dreht um die Drehachse AX der Drehwelle 2 herum.
Das Turbinengehäuse 11 hat einen Einlass (nicht dargestellt) und einen Auslass 14. Ein Abgas, das von einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) abgegeben wird, strömt durch den Einlass hindurch in das Turbinengehäuse 11. Das Abgas, das eingeströmt ist, strömt durch den Schneckenströmungspfad 13 hindurch in das Turbinenrad 12. Dann dreht das Abgas das Turbinenrad 12. Anschließend strömt das Abgas durch den Auslass 14 hindurch zu der Außenseite des Turbinengehäuses 11 aus.
Das Kompressorgehäuse 21 hat einen Ansauganschluss 24 und einen Abgabeanschluss (nicht dargestellt). Wenn das Turbinenrad 12 dreht, dreht das Kompressorrad 22 über die Drehwelle 2. Das drehende Kompressorrad 22 saugt Außenluft über den Ansauganschluss 24 an. Die angesaugte Luft wird bei Hindurchgehen durch das Kompressorrad 22 und den Schneckenströmungspfad 23 komprimiert. Die Luft wird von dem Abgabeanschluss als komprimierte Luft abgegeben. Die komprimierte Luft wird zu der Brennkraftmaschine zugeführt.
Die Turbine 10 hat einen Verbindungsströmungspfad S. Der Verbindungsströmungspfad S führt das Abgas von dem Schneckenströmungspfad 13 zu dem Turbinenrad 12. Eine Vielzahl von Düsenflügeln 34 sind in dem Verbindungsströmungspfad S angeordnet. Die Vielzahl von Düsenflügeln 34 sind in regelmäßigen Abständen auf einem Referenzkreis mit Mittelpunkt auf der Drehachse AX angeordnet. Die Düsenflügel 34, die benachbart zueinander sind, bilden eine Düse aus. Die Düsenflügel 34 drehen um eine Drehachse parallel zu der Drehachse AX in synchroner Weise. Wenn die Vielzahl von Düsenflügeln 34 dreht, wird eine Querschnittsfläche des Verbindungsströmungspfads S eingestellt. Als ein Mechanismus zum Einstellen der Querschnittsfläche des Verbindungsströmungspfads S hat die Turbine 10 einen variablen Verstellungsmechanismus 30. Der variable Verstellungsmechanismus 30 ist an dem Turbinengehäuse 11 angebracht. Der variable Verstellungsmechanismus 30 umgibt das Turbinenrad 12 und führt das Abgas (Fluid) zu dem Turbinenrad 12.
<Variabler Verstellungsmechanismus>
Wie in 1 bis 3 dargestellt ist, hat der variable Verstellungsmechanismus 30 eine CC-Platte (Freiraumsteuerungsplatte) 31, einen Düsenring 32 und eine Vielzahl von CC-Stiften (Freiraumsteuerungsstiften) 33. Der Düsenring 32 ist der CC-Platte 31 zugewandt. Die CC-Stifte 33 verbinden die CC-Platte 31 und den Düsenring 32. Der Verbindungsströmungspfad S ist zwischen der CC-Platte 31 und dem Düsenring 32 ausgebildet. Der variable Verstellungsmechanismus 30 hat des Weiteren die Vielzahl von Düsenflügeln 34, einen Antriebsring 35, eine Vielzahl von Düsenverbindungsplatten 36 und eine Antriebsverbindungsplatte (nicht dargestellt). Die Düsenverbindungsplatten 36 und die Antriebsverbindungsplatte sind an einer Seite entgegengesetzt zu der CC-Platte 31 mit Bezug zu dem Düsenring 32 angeordnet. Der Antriebsring 35 und die Antriebsverbindungsplatte wirken zusammen, um die Düsenverbindungsplatten 36 zu drehen. Wenn die Düsenverbindungsplatten 36 drehen, drehen die Düsenflügel 34.
Eine Form der CC-Platte 31 ist eine Ringform mit Mittelpunkt auf der Drehachse AX. Die CC-Platte 31 hat ein Wellenloch 31h (siehe 1). Die CC-Platte 31 umgibt das Turbinenrad 12, das in dem Wellenloch 31h angeordnet ist, in der Umfangsrichtung. Die CC-Platte 31 ist zwischen dem Schneckenströmungspfad 13 und dem Auslass 14 angeordnet. Die CC-Platte 31 ist von dem Düsenring 32 in der Axialrichtung entlang der Drehachse AX (nachstehend einfach als eine „Axialrichtung“ bezeichnet) getrennt. Der Verbindungsströmungspfad S ist zwischen der CC-Platte 31 und dem Düsenring 32 ausgebildet. Der Verbindungsströmungspfad S verbindet den Schneckenströmungspfad 13 mit dem Auslass 14. Die CC-Platte 31 ist an einer Seite entgegengesetzt zu dem Lagergehäuse 3 mit Bezug zu dem Düsenring 32 angeordnet. Die CC-Platte 31 hat eine Vielzahl von Stiftlöchern (nicht dargestellt). Abstände zwischen der Vielzahl von Stiftlöchern der CC-Platte 31 in der Umfangsrichtungsrichtung sind gleich zueinander.
Eine Form des Düsenrings 32 ist auch eine Ringform mit Mittelpunkt auf der Drehachse AX. Der Düsenring 32 hat ein Wellenloch 32h (Durchgangsloch). Der Düsenring 32 umgibt auch das Turbinenrad 12, das in dem Wellenloch 32h angeordnet ist, in der Umfangsrichtung. Der Düsenring 32 ist auch zwischen dem Schneckenströmungspfad 13 und dem Auslass 14 angeordnet. Die CC-Platte 31 ist parallel zu dem Düsenring 32. Der Düsenring 32 hat eine Vielzahl von Stiftlöchern 32p. Abstände zwischen der Vielzahl von Stiftlöchern 32p in der Umfangsrichtung sind gleich zueinander. Mittelachsen der Stiftlöcher 32p überlappen Mittelachsen der Stiftlöcher der CC-Platte 31. Mit anderen Worten gesagt sind die Stiftlöcher 32p jeweils koaxial mit den Stiftlöchern der CC-Platte 31.
Der Düsenring 32 hat einen Düsenringhauptkörper 32a und einen Düsenringflansch 32b. Der Düsenringhauptkörper 32a hat eine zylindrische Form und hat das Wellenloch 32h. Der Düsenringhauptkörper 32a hat eine Vielzahl von Flügelwellenlöchern 32c. Abstände der Vielzahl von Flügelwellenlöchern 32c in der Umfangsrichtung sind gleich zueinander. Der Düsenringhauptkörper 32a hat eine erste Fläche 32d, die dem Lagergehäuse 3 zugewandt ist. Eine Vielzahl (beispielsweise drei) von ersten Löchern 32e sind an der ersten Fläche 32d ausgebildet. Eine Querschnittsform von jedem der ersten Löcher 32e ist kreisförmig. Das erste Loch 32e geht nicht durch den Düsenringhauptkörper 32a hindurch. Das heißt das erste Loch 32e hat eine Bodenfläche.
Der Düsenringflansch 32b steht radial von einer Außenumfangsfläche des Düsenringhauptkörpers 32a vor. Ein Außendurchmesser des Düsenrings 32 ist durch einen Außendurchmesser des Düsenringflanschs 32b definiert. Der Düsenringflansch 32b hat die Vielzahl von Stiftlöchern 32p. Positionen der Stiftlöcher 32p sind außerhalb der Positionen der Flügelwellenlöcher 32c in der Radialrichtung des Düsenrings 32.
Der Düsenring 32 ist von der CC-Platte 31 getrennt. Das heißt ein Spalt ist zwischen dem Düsenring 32 und der CC-Platte 31 ausgebildet. Dieser Spalt dient als ein Verbindungströmungspfad S, durch den hindurch das Abgas geht. Der Spalt zwischen dem Düsenring 32 und der CC-Platte 31 wird durch die CC-Stifte 33 aufrechterhalten. Erste Enden der CC-Stifte 33 sind in die Stiftlöcher der CC-Platte 31 eingesetzt. Zweite Enden der CC-Stifte 33 sind in die Stiftlöcher 32p des Düsenrings 32 eingesetzt.
Die Vielzahl von Düsenflügeln 34 sind auf einem Referenzkreis mit Mittelpunkt auf der Drehachse AX angeordnet. Die Düsenflügel 34 haben jeweils einen Flügelhauptkörper 34a und eine Flügelwelle 34b. Der Flügelhauptkörper 34a ist zwischen der CC-Platte 31 und dem Düsenring 32 angeordnet. Mit anderen Worten gesagt ist der Flügelhauptkörper 34a in dem Verbindungsströmungspfad S angeordnet. Ein erstes Ende der Flügelwelle 34b ist an dem Flügelhauptkörper 34a fixiert. Ein zweites Ende der Flügelwelle 34b ist in das Flügelwellenloch 32c des Düsenrings 32 eingesetzt. Ein distaler Endabschnitt des zweiten Endes der Flügelwelle 34b steht von dem Düsenringhauptkörper 32a vor. Die Flügelwelle 34b ist drehbar mit Bezug zu dem Düsenring 32. Der Flügelhauptkörper 34a dreht gemäß einer Drehung der Flügelwelle 34b. In dem variablen Verstellungsmechanismus 30 wird die Querschnittsfläche des Verbindungströmungspfads S durch Drehen des Flügelhauptkörpers 34a eingestellt. Als eine Folge des Einstellens der Querschnittsfläche wird eine Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das von dem Schneckenströmungspfad 13 zu dem Turbinenrad 12 zugeführt wird, gesteuert. Deshalb kann eine Drehzahl des Turbinenrads 12 auf einen gewünschten Wert gesteuert werden.
Der Antriebsring 35 ist an dem Düsenringflansch 32b angeordnet. Eine Form des Antriebsrings 35 ist eine Ringform mit Mittelpunkt auf der Drehachse AX. Der Antriebsring 35 hat ein Wellenloch 35h. Der Düsenringhauptkörper 32a ist in das Wellenloch 35h eingesetzt. Das heißt der Antriebsring 35 umgibt den Düsenringhauptkörper 32a in der Umfangsrichtung und ist koaxial mit dem Düsenring 32. Der Antriebsring 35 ist drehbar mit Bezug zu dem Düsenring 32 mit der Drehachse AX als ein Zentrum. Der Antriebsring 35 hat einen Antriebsringhauptkörper 35a und eine Vielzahl von Verbindungsplattenanordnungsteilen 35b. Der Antriebsringhauptkörper 35a hat eine zweite Fläche 35c, die dem Lagergehäuse 3 zugewandt ist. Abstände der Verbindungsplattenanordnungsteile 35b in der Umfangsrichtung sind gleich zueinander. Die Verbindungsplattenanordnungsteile 35b umfassen jeweils zwei aufrechte Bauteile, die in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
Eine Form von jeder der Düsenverbindungsplatten 36 ist stangenförmig. Ein erstes Ende der Düsenverbindungsplatte 36 ist an einem Endabschnitt der Flügelwelle 34b fixiert. Ein zweites Ende der Düsenverbindungsplatte 36 ist in dem Verbindungsplattenanordnungsteil 35b des Antriebsrings 35 angeordnet. Im Speziellen ist das zweite Ende der Düsenverbindungsplatte 36 zwischen den zwei aufrechten Bauteilen des Verbindungsplattenanordnungsteils 35b angeordnet. Wenn der Antriebsring 35 eine Antriebskraft von der Antriebsverbindungsplatte aufnimmt, dreht der Antriebsring 35 um die Drehachse AX. Aufgrund dieser Drehung bewegt sich das zweite Ende der Düsenverbindungsplatte 36 in der Umfangsrichtung gemäß der Drehung des Antriebsrings 35. Dadurch dreht die Düsenverbindungsplatte 36 mit der Flügelwelle 34b als ein Zentrum. Wenn die Düsenverbindungsplatte 36 dreht, dreht die Flügelwelle 34b, die an dem ersten Ende der Düsenverbindungsplatte 36 angebracht ist. Demgemäß dreht der Flügelhauptkörper 34a, der an dem ersten Ende der Flügelwelle 34b angebracht ist. Als eine Folge ändert sich ein Abstand zwischen den Flügelhauptkörpern 34a. Das heißt die Querschnittsfläche des Verbindungsströmungspfads S ändert sich.
Der variable Verstellungsmechanismus 30 ist mit Bezug zu dem Lagergehäuse 3 positioniert. Im Speziellen ist ein vorstehender Teil 3a des Lagergehäuses 3 in eine Innenumfangsfläche 32g des Düsenrings 32 des variablen Verstellungsmechanismus 30 gepasst. Im Speziellen ist eine Außenumfangsfläche des vorstehenden Teils 3a (Passteil) mit der Innenumfangsfläche 32g in Kontakt. Deshalb wirken der variable Verstellungsmechanismus 30 und das Lagergehäuse 3 zusammen, um eine Passstruktur (eingebettete Struktur, Zentrierstellenstruktur, Zapfentypstruktur) 39 auszubilden. Im Speziellen bilden die Innenumfangsfläche 32g des Düsenringhauptkörpers 32a und der vorstehende Teil 3a des Lagergehäuses 3 die Passstruktur 39 aus. Eine Position des variablen Verstellungsmechanismus 30 mit Bezug zu dem Lagergehäuse 3 ist durch die Passstruktur 39 bestimmt.
< Beschränkungsbauteil >
Der Turbolader 1 hat des Weiteren eine Vielzahl (beispielsweise drei) von Beschränkungsbauteilen 40, die zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem variablen Verstellungsmechanismus 30 vorgesehen sind. Nachstehend wird das Beschränkungsbauteil 40 im Detail beschrieben.
Wie in 1 und 4 dargestellt ist, ist ein ringförmiger ausgesparter Teil 3b in dem Lagergehäuse 3 ausgebildet. Der ausgesparte Teil 3b hat eine dritte Fläche 3c, die dem variablen Verstellungsmechanismus 30 zugewandt ist. Die dritte Fläche 3c ist eine Bodenfläche des ausgesparten Teils 3b. Eine Vielzahl (beispielsweise drei) von zweiten Löchern 3d sind an der dritten Fläche 3c ausgebildet. Das zweite Loch 3d ist ein Langloch, das sich in der Radialrichtung erstreckt, die die Drehachse AX schneidet (nachstehend einfach als eine „Radialrichtung“ bezeichnet).
Aus Sicht von der Axialrichtung ist eine Länge des zweiten Lochs 3d in der Radialrichtung größer als eine Breite des zweiten Lochs 3d in der Umfangsrichtung. Aus Sicht von der Axialrichtung hat das zweite Loch 3d einen dazwischenliegenden Abschnitt, der sich in der Radialrichtung erstreckt, und Endabschnitte, die mit beiden Enden des dazwischenliegenden Abschnitts in der Radialrichtung verbunden sind. Eine Form von jedem der Endabschnitte ist beispielsweise ein Halbkreis. Ein Durchmesser des Halbkreises ist der gleiche wie eine Breite des dazwischenliegenden Abschnitts in der Umfangsrichtung. Das zweite Loch 3d geht nicht durch das Lagergehäuse 3 hindurch. Das heißt das zweite Loch 3d hat eine Bodenfläche.
Wie in 5 dargestellt ist, sind die erste Fläche 32d und die zweite Fläche 35c des variablen Verstellungsmechanismus 30 von der dritten Fläche 3c des Lagergehäuses 3 beabstandet. Die Beschränkungsbauteile 40 sind zwischen dem variablen Verstellungsmechanismus 30 und dem Lagergehäuse 3 vorgesehen, um eine Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 in der Axialrichtung aufrechtzuerhalten und um eine Positionsbeziehung zwischen dem variablen Verstellungsmechanismus 30 und dem Lagergehäuse 3 in der Umfangsrichtung aufrechtzuerhalten.
Im Speziellen sind die Beschränkungsbauteile 40 an dem variablen Verstellungsmechanismus 30 fixiert. Die Beschränkungsbauteile 40 haben jeweils einen Flanschteil 41, einen Antriebsringführungsstiftteil 42 (erster Stift) und einen Phasenbestimmungsstiftteil 43 (zweiter Stift). Eine Form des Flanschteils 41 ist eine Scheibenform. Der Flanschteil 41 überspannt die erste Fläche 32d und die zweite Fläche 35c. Der Flanschteil 41 überlappt einen Teil der ersten Fläche 32d und einen Teil der zweiten Fläche 35c aus Sicht von der Axialrichtung. Ein Durchmesser des Flanschteils 41 ist größer als ein Durchmesser des ersten Lochs 32e. Ein äußerer Rand 41c des Flanschteils 41 hat einen Abschnitt, der an einer Seite entgegengesetzt zu der Drehachse AX mit Bezug zu einem äußeren Rand 32r des Düsenringhauptkörpers 32a positioniert ist (siehe 3). Der äußere Rand 41c des Flanschteils 41 hat einen Abschnitt, der an einer Seite entgegengesetzt zu der Drehachse AX mit Bezug zu einem inneren Rand 35d des Antriebsrings 35 positioniert ist (siehe 3).
Eine Dicke des Flanschteils 41 ist kleiner als ein Abstand zwischen der ersten Fläche 32d und der dritten Fläche 3c. Eine Beschränkungsfläche 41a des Flanschteils 41 ist mit der ersten Fläche 32d in Kontakt. Eine Fläche 41b des Flanschteils 41 an einer Seite entgegengesetzt zu der Beschränkungsfläche 41a ist von der dritten Fläche 3c getrennt. Der Flanschteil 41 hält eine Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 in der Axialrichtung aufrecht. Der Flanschteil 41 verhindert ein Abfallen des Antriebsrings 35 von dem Düsenring 32. Im Speziellen kommt der Antriebsring 35, wenn sich der Antriebsring 35 zu dem Lagergehäuse 3 hin in der Axialrichtung mit Bezug zu dem Düsenring 32 bewegt, mit der Beschränkungsfläche 41a des Flanschteils 41 in Kontakt. Das heißt eine Bewegung des Antriebsrings 35 in der Axialrichtung ist durch den Flanschteil 41 beschränkt.
Des Weiteren ist eine Dicke des Antriebsrings 35 kleiner als ein Abstand zwischen der ersten Fläche 32d und einer Führungsfläche (einer Fläche, die dem Antriebsring 35 zugewandt ist) 32f des Düsenringflanschs 32b. Das heißt die Dicke des Antriebsrings 35 ist kleiner als ein Abstand zwischen der Beschränkungsfläche 41a und der Führungsfläche 32f. Dadurch kann der Antriebsring 35 zwischen der Führungsfläche 32f und der Beschränkungsfläche 41a drehen.
Der Antriebsringführungsstiftteil 42 ist an der Beschränkungsfläche 41a des Flanschteils 41 vorgesehen. Der Antriebsringführungsstiftteil 42 ist mit dem Flanschteil 41 einstückig ausgebildet. Eine Form des Antriebsringführungsstiftteils 42 ist säulenförmig. Ein Durchmesser des Antriebsringführungsstiftteils 42 ist kleiner als der Durchmesser des Flanschteils 41. Eine Länge des Antriebsringführungsstiftteils 42 ist kleiner als eine Tiefe des ersten Lochs 32e. Der Antriebsringführungsstiftteil 42 ist in dem ersten Loch 32e angeordnet. Der Antriebsringführungsstiftteil 42 ist an dem Düsenring 32 fixiert. Der Antriebsringführungsstiftteil 42 ist in das erste Loch 32e pressgepasst. Dadurch ist eine Position des Flanschteils 41 mit Bezug zu dem Düsenring 32 fixiert. Der Antriebsringführungsstiftteil 42 ist von der Bodenfläche des ersten Lochs 32e getrennt.
Der Phasenbestimmungsstiftteil 43 ist an der Fläche 41b des Flanschteils 41 vorgesehen. Der Phasenbestimmungsstiftteil 43 ist mit dem Flanschteil 41 einstückig ausgebildet. Eine Form des Phasenbestimmungsstiftteils 43 ist säulenförmig. Ein Durchmesser des Phasenbestimmungsstiftteils 43 ist kleiner als der Durchmesser des Flanschteils 41. Der Durchmesser des Phasenbestimmungsstiftteils 43 ist größer als der Durchmesser des Antriebsringführungsstiftteils 42. Eine Länge des Phasenbestimmungsstiftteils 43 ist größer als ein Abstand zwischen der Fläche 41b des Flanschteils 41 und der dritten Fläche 3c. Die Länge des Phasenbestimmungsstiftteils 43 ist größer als eine Tiefe des zweiten Lochs 3d. Ein distaler Endabschnitt des Phasenbestimmungsstiftteils 43 ist in dem zweiten Loch 3d angeordnet. Der Phasenbestimmungsstiftteil 43 ist von der Bodenfläche des zweiten Lochs 3d getrennt.
Der Durchmesser des Phasenbestimmungsstiftteils 43 ist der gleiche wie oder geringfügig kleiner als die Breite des zweiten Lochs 3d in der Umfangsrichtung. Der Phasenbestimmungsstiftteil 43 ist in das zweite Loch 3d eingesetzt. Eine Seitenfläche des Phasenbestimmungsstiftteils 43 ist mit Seitenflächen des dazwischenliegenden Abschnitts des zweiten Lochs 3d (Seitenflächen, die einander in der Umfangsrichtung zugewandt sind) in Kontakt. Der Phasenbestimmungsstiftteil 43 ist in der Radialrichtung mit Bezug zu dem zweiten Loch 3d beweglich. Mit anderen Worten gesagt ist in einem Zustand, in dem der Phasenbestimmungsstiftteil 43 in dem zweiten Loch 3d angeordnet ist, eine Bewegung des Phasenbestimmungsstiftteils 43 in der Radialrichtung gestattet und eine Bewegung des Phasenbestimmungsstiftteils 43 in den anderen Richtungen ist untersagt.
<Betrieb und Wirkungen>
Wie vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem Turbolader 1 die Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 in der Axialrichtung durch den Flanschteil 41 aufrechterhalten werden. Des Weiteren kann die Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem variablen Verstellungsmechanismus 30 in der Umfangsrichtung durch den Antriebsringführungsstiftteil 32 und das erste Loch 32e und den Phasenbestimmungsstiftteil 43 und das zweite Loch 3d aufrechterhalten werden. Das heißt in dem Turbolader 1 werden die Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 und die Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem variablen Verstellungsmechanismus 30 durch die Beschränkungsbauteile 40 aufrechterhalten. Dadurch erhöht sich ein verfügbarer Raum in der ersten Fläche 32d des Düsenrings 32 und der zweiten Fläche 35c des Antriebsrings 35 im Vergleich zu einem Fall, in dem beispielsweise die Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 und die Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem variablen Verstellungsmechanismus 30 durch separate Bauteile aufrechterhalten werden. Deshalb verbessert sich ein Freiheitsgrad beim Gestalten des variablen Verstellungsmechanismus 30. Des Weiteren, da das Beschränkungsbauteil 40 in dem mehr verfügbaren Raum in der ersten Fläche 32d des Düsenrings 32 und der zweiten Fläche 35c des Antriebsrings 35 weiter vorgesehen werden kann, kann beispielsweise eine Abnutzung des Phasenbestimmungsstiftteils 43 durch Erhöhen der Anzahl der Beschränkungsbauteile 40 unterdrückt werden. Des Weiteren kann gemäß dem Turbolader 1, da die Anzahl von Teilen im Vergleich zu einem Fall verringert werden kann, in dem beispielsweise die Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 und die Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem variablen Verstellungsmechanismus 30 durch separate Bauteile aufrechterhalten werden, ein Zusammenbauen vereinfacht werden und Kosten können verringert werden.
8 bis 10 sind Ansichten, die einen Turbolader 1B eines Vergleichsbeispiels darstellen. Wie in 8 und 9 dargestellt ist, hat der Turbolader 1B ein Beschränkungsbauteil 40B. Das Beschränkungsbauteil 40B unterscheidet sich von dem Beschränkungsbauteil 40 darin, dass es nicht den Phasenbestimmungsstiftteil 43 hat. Das Beschränkungsbauteil 40B hält nur eine Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 in der Axialrichtung aufrecht und hält nicht eine Positionsbeziehung zwischen dem variablen Verstellungsmechanismus 30 und dem Lagergehäuse 3 in der Umfangsrichtung aufrecht.
Wie in 10 dargestellt ist, wird in dem Turbolader 1B eine Positionsbeziehung zwischen einem variablen Verstellungsmechanismus 30B und einem Lagergehäuse 3B in der Umfangsrichtung durch einen Stift 3e des Lagergehäuses 3B und ein Loch 32m des variablen Verstellungsmechanismus 30B aufrechterhalten. Im Speziellen sind in dem variablen Verstellungsmechanismus 30B eine Vielzahl von Löchern 32m an der ersten Fläche 32d des Düsenrings 32 ausgebildet. Dann ist der Stift 3e des Lagergehäuses 3b in jedes der Löcher 32m eingesetzt. Wie vorstehend beschrieben ist, sind in dem Turbolader 1B des Vergleichsbeispiels nicht nur eine Stelle, in der das Beschränkungsbauteil 40B angeordnet ist, sondern auch Stellen, in der die Vielzahl von Löchern 32m ausgebildet sind, an der ersten Fläche 32d des Düsenrings 32 notwendig.
Andererseits werden in dem Turbolader 1 des Ausführungsbeispiels die Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 und die Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem variablen Verstellungsmechanismus 30 durch die Beschränkungsbauteile 40 aufrechterhalten, wie vorstehend beschrieben ist. Deshalb brauchen die Löcher 32m oder dergleichen nicht an der ersten Fläche 32d des Düsenrings 32 vorgesehen sein, um die Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem variablen Verstellungsmechanismus 30 in der Umfangsrichtung aufrechtzuerhalten, wie in dem Turbolader 1B des Vergleichsbeispiels. Dadurch erhöht sich ein verfügbarer Raum in der ersten Fläche 32d des Düsenrings 32 und der zweiten Fläche 35c des Antriebsrings 35, wie vorstehend beschrieben ist.
Da die Anzahl von Teilen in dem variablen Verstellungsmechanismus groß ist, kann es eine strenge Beschränkung hinsichtlich einer Anordnung der Teile geben. In solch einem variablen Verstellungsmechanismus ist es besonders signifikant, dass ein Teil eine Vielzahl von Funktionen hat, wie das Beschränkungsbauteil 40. Im Speziellen sind beispielsweise in dem variablen Verstellungsmechanismus 30B des Vergleichsbeispiels die Vielzahl von Düsenverbindungsplatten 36 und eine Vielzahl von Beschränkungsbauteilen 40B an der ersten Fläche 32d des Düsenrings 32 und der zweiten Fläche 35c des Antriebsrings 35 ausgebildet, wie in 10 dargestellt ist. Des Weiteren sind die Vielzahl von Stiftlöchern 32p und die Vielzahl von Löchern 32m an der ersten Fläche 32d ausgebildet.
Beim Gestalten solch eines variablen Verstellungsmechanismus wird beispielsweise zuerst ein Raum zum Anordnen der Vielzahl von Düsenverbindungsplatten 36 an der ersten Fläche 32d und der zweiten Fläche 35c sichergestellt. Als nächstes wird in der ersten Fläche 32d und der zweiten Fläche 35c ein Raum zum Anordnen der Vielzahl von Stiftlöchern 32p in einem Raum sichergestellt, der anders ist als der Raum, in dem die Vielzahl von Düsenverbindungsplatten 36 angeordnet sind. Als nächstes wird in der ersten Fläche 32d und der zweiten Fläche 35c ein Raum zum Anordnen der Vielzahl von Beschränkungsbauteilen 40B in einem Raum sichergestellt, der anders ist als der Raum, in dem die Vielzahl von Düsenverbindungsplatten 36 und die Vielzahl von Stiftlöchern 32p angeordnet sind. Als nächstes wird in der ersten Fläche 32d und der zweiten Fläche 35c ein Raum zum Anordnen der Vielzahl von Löchern 32m in einem Raum sichergestellt, der anders ist als der Raum, in dem die Vielzahl von Düsenverbindungsplatten 36, die Vielzahl von Stiftlöchern 32p und die Vielzahl von Beschränkungsbauteilen 40B angeordnet sind.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird bei einer Gestaltung des variablen Verstellungsmechanismus 30 ein Raum, in dem verschiedene Teile oder dergleichen angeordnet werden, an einem Umfang mit Mittelpunkt auf einer Drehachse AX der Reihe nach gewährleistet. Das heißt Komponenten, wie die Düsenverbindungsplatten 36 und die Stiftlöcher 32p werden in einer begrenzten Region an dem Umfang mit Mittelpunkt auf der Drehachse AX angeordnet. Dann kann für ein Teil oder dergleichen, das relativ spät in einer Reihenfolge eines Sicherstellens eines Raums ist (nachstehend als „das Teil oder dergleichen“ bezeichnet), ein verbliebener Raum relativ klein sein, und somit kann dies eine Verringerung der Freiheit verursachen, mit der das Teil oder dergleichen gestaltet wird. Im Speziellen ist ein Fall, in dem das Teil oder dergleichen bei einer Position angeordnet ist, die von einer idealen Anordnungsposition abweicht, eine Abmessung des Teils oder dergleichen kleiner gemacht ist als eine ideale Abmessung von diesem, oder dergleichen denkbar. Deshalb ist es besonders wichtig, den verfügbaren Raum in der ersten Fläche 32d und der zweiten Fläche 35c des variablen Verstellungsmechanismus 30 zu erhöhen.
Des Weiteren ist der Antriebsringführungsstiftteil 42 an dem Düsenring 32 fixiert. Gemäß dieser Gestaltung kann, wenn der Antriebsringführungsstiftteil 42 an dem Düsenring 32 fixiert ist, eine Position des Flanschteils 41 mit Bezug zu dem Düsenring 32 fixiert werden.
Des Weiteren ist das zweite Loch 3d ein Langloch, das sich in der Radialrichtung erstreckt. Der Durchmesser des Phasenbestimmungsstiftteils 43 ist kleiner als die Breite des zweiten Lochs. Wenn der Turbolader 1 in einem Betriebszustand ist, wird ein Hochtemperaturgas zu dem Turbolader 1 zugeführt. Als eine Folge steigen Temperaturen von Teilen, die den Turbolader 1 bilden, wie von dem variablen Verstellungsmechanismus 30, an. Wenn die Temperaturen der Teile ansteigen, tritt eine thermische Verformung in den Teilen auf. Die Teile, die den Turbolader 1 bilden, haben unterschiedliche Grade einer thermischen Verformung mit Bezug zu einer Temperatur. Gemäß der vorstehend beschriebenen Gestaltung kann in einem Zustand, in dem der Phasenbestimmungsstiftteil 43 in dem zweiten Loch 3d angeordnet ist, da eine Bewegung des Phasenbestimmungsstiftteils 43 in der Radialrichtung gestattet ist, eine thermische Verformung des Lagergehäuses 3 und des variablen Verstellungsmechanismus 30 in der Radialrichtung gestattet werden.
Des Weiteren ist der Durchmesser des Phasenbestimmungsstiftteils 43 größer als der Durchmesser des Antriebsringführungsstiftteils 42. Gemäß dieser Gestaltung kann ein Oberflächenbereich des Phasenbestimmungsstiftteils 43 relativ erhöht werden durch relatives Erhöhen des Durchmessers des Phasenbestimmungsstiftteils 43. Dadurch kann eine Abnutzung des Phasenbestimmungsstiftteils 43 unterdrückt werden.
Des Weiteren können die Vielzahl von Beschränkungsbauteilen 40 alle den Flanschteil 41, den Antriebsringführungsstiftteil 42 und den Phasenbestimmungsstiftteil 43 haben. Gemäß dieser Gestaltung kann die Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 in der Axialrichtung zuverlässiger aufrechterhalten werden, und eine Stabilität einer Struktur bzw. eines Aufbaus des Turboladers 1, der den variablen Verstellungsmechanismus 30 hat, kann sichergestellt werden.
Des Weiteren hat der Turbolader 1 die Vielzahl von Beschränkungsbauteilen 40. Die Vielzahl von ersten Löchern 32, in denen die Antriebsringführungsstiftteile 42 der Vielzahl von Beschränkungsbauteilen 40 angeordnet sind, sind an der ersten Fläche 32d ausgebildet. Die Vielzahl von zweiten Löchern 3d, in denen die Phasenbestimmungsstiftteile 43 der Vielzahl von Beschränkungsbauteilen 40 angeordnet sind, sind an der dritten Fläche 3c ausgebildet. Gemäß dieser Gestaltung wird die Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 in der Axialrichtung durch die Vielzahl von Beschränkungsbauteilen 40 zuverlässiger aufrechterhalten. Als eine Folge kann eine Änderung der Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 aufgrund einer thermischen Verformung unterdrückt werden. Deshalb wird eine unbeabsichtigte Bewegung des variablen Verstellungsmechanismus 30, die aufgrund einer Änderung der Positionsbeziehung zwischen dem Düsenring 32 und dem Antriebsring 35 auftreten kann, unterdrückt, und dadurch kann eine Leistung des Turboladers 1 zuverlässig gezeigt werden.
Des Weiteren haben, wie vorstehend beschrieben ist, wenn der Turbolader 1 in einem Betriebszustand ist, die Teile, die den Turbolader 1 bilden, verschiedene Grade einer thermischen Verformung mit Bezug zu einer Temperatur. Falls es einen Unterschied im Grad einer thermischen Verformung gibt, kann sich eine Positionsbeziehung zwischen den Teilen ändern. Eine Änderung der Positionsbeziehung zwischen den Teilen beeinflusst eine Charakteristik des Turboladers 1. Gemäß der vorstehend beschriebenen Gestaltung, selbst wenn eine thermische Verformung auftritt, wird die Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem variablen Verstellungsmechanismus 30 durch die Beschränkung aufgrund der Vielzahl von Phasenbestimmungsstiftteilen 43 und der Vielzahl von zweiten Löchern 3d aufrechterhalten. Deshalb kann der Turbolader 1 eine gewünschte Leistung selbst während eines Betriebs zeigen. Im Speziellen dehnt sich der Düsenring 32 des Ausführungsbeispiels als ein Ganzes aufgrund einer thermischen Verformung aus. Es sei angenommen, dass die thermische Verformung isotrop in der Umfangsrichtung ist und sich nicht in Abhängigkeit von einer Richtung unterscheidet. Dann gestatten die Vielzahl von Phasenbestimmungsstiftteilen 43 und die Vielzahl von zweiten Löchern 3d nur eine Verformung in der Radialrichtung. Dann wird aufgrund der thermischen Verformung ein Spalt zwischen der Innenumfangsfläche 32g des Düsenrings 32 und der Außenumfangsfläche des vorstehenden Teils 3a des Lagergehäuses 3 erzeugt. Aufgrund des Spalts neigt eine Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem Düsenring 32 dazu, sich relativ zu ändern. Jedoch wird eine ParallelVerstellung des variablen Verstellungsmechanismus 30 durch die Vielzahl von Phasenbestimmungsstiftteilen 43 und die Vielzahl von zweiten Löchern 3d beschränkt. Dann sind eine Richtung einer Bewegung, die durch einen Phasenbestimmungsstiftteil 43 und ein zweites Loch 3d, die zueinander korrespondieren, gestattet ist, und eine Richtung einer Bewegung, die durch einen anderen Phasenbestimmungsstiftteil 43 und ein anderes zweites Loch 3d, die sich von dem einen Phasenbestimmungsstiftteil 43 und dem einen zweiten Loch 3d unterscheiden, gestattet ist, voneinander verschieden. Deshalb wird eine ParallelVerstellung des Düsenrings 32 in im Wesentlichen allen Richtungen beschränkt. Das heißt es ist nur gestattet, dass sich der Düsenring 32 in einer isotropen Weise mit einem Zentrum des Düsenrings 32 als einem Startpunkt ausdehnt oder zusammenzieht. Als eine Folge wird, selbst wenn eine thermische Verformung auftritt, die relative Positionsbeziehung zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem variablen Verstellungsmechanismus 30 aufrechterhalten. Deshalb kann der Turbolader 1 eine gewünschte Leistung selbst während eines Betriebs zeigen.
<Zweites Ausführungsbeispiel>
Wie in 6 und 7 dargestellt ist, unterscheidet sich ein Turbolader 1A eines zweiten Ausführungsbeispiels gegenüber dem Turbolader 1 des ersten Ausführungsbeispiels hauptsächlich darin, dass er ein Beschränkungsbauteil 40A anstelle des Beschränkungsbauteils 40 hat, und darin, dass das Beschränkungsbauteil 40A an einem Lagergehäuse 3A fixiert ist. Da die anderen Gestaltungen des Turboladers 1A des zweiten Ausführungsbeispiels die gleichen sind wie diejenigen des Turboladers 1 des ersten Ausführungsbeispiels, wird eine detaillierte Beschreibung von diesen weggelassen.
An einer ersten Fläche 32d eines variablen Verstellungsmechanismus 30A sind eine Vielzahl von ersten Löchern 32n anstelle der Vielzahl von ersten Löchern 32e ausgebildet. Die ersten Löcher 32n sind jeweils ein Langloch, das sich in einer Radialrichtung erstreckt. Aus Sicht von einer Axialrichtung ist eine Länge des ersten Lochs 32n in der Radialrichtung größer als eine Breite des ersten Lochs 32n in einer Umfangsrichtung. Aus Sicht von der Axialrichtung hat das erste Loch 32n einen dazwischenliegenden Abschnitt, der sich in der Radialrichtung erstreckt, und Endabschnitte, die mit beiden Enden des dazwischenliegenden Abschnitts in der Radialrichtung verbunden sind. Eine Form von jedem der Endabschnitte ist beispielsweise ein Halbkreis. Ein Durchmesser des Halbkreises ist der gleiche wie eine Breite des dazwischenliegenden Abschnitts in der Umfangsrichtung. Das erste Loch 32n geht durch einen Düsenring 32 nicht hindurch. Das heißt das erste Loch 32n hat eine Bodenfläche.
An einer dritten Fläche 3c sind eine Vielzahl von zweiten Löchern 3f anstelle der Vielzahl von zweiten Löchern 3d ausgebildet. Eine Querschnittsform von jedem der zweiten Löcher 3f ist kreisförmig. Das zweite Loch 3f geht nicht durch das Lagergehäuse 3A hindurch. Das heißt das zweite Loch 3f hat eine Bodenfläche.
Das Beschränkungsbauteil 40A ist an dem Lagergehäuse 3A fixiert. Das Beschränkungsbauteil 40A hat einen Flanschteil 41, einen Verbindungsteil 41A, einen Antriebsringführungsstiftteil 42A und einen Phasenbestimmungsstiftteil 43A. Ein Durchmesser des Flanschteils 41 ist größer als eine Breite des ersten Lochs 32n in der Umfangsrichtung. Der Durchmesser des Flanschteils 41 ist größer als eine Breite des ersten Lochs 32n in der Radialrichtung.
Der Verbindungsteil 41a ist an einer Fläche 41b des Flanschteils 41 vorgesehen. Der Verbindungsteil 41A ist mit dem Flanschteil 41 einstückig ausgebildet. Eine Form des Verbindungsteils 41A ist säulenförmig. Ein Durchmesser des Verbindungsteils 41A ist kleiner als der Durchmesser des Flanschteils 41. Der Durchmesser des Verbindungsteils 41A ist größer als ein Durchmesser des zweiten Lochs 3f. Eine Länge des Verbindungsteils 41A ist im Wesentlichen die gleiche wie ein Abstand zwischen der Fläche 41b des Flanschteils 41 und der dritten Fläche 3c. Eine Fläche 41d des Verbindungsteils 41A an einer Seite entgegengesetzt zu dem Flanschteil 41 ist mit der dritten Fläche 3c in Kontakt.
Der Phasenbestimmungsstiftteil 43A ist an der Fläche 41d des Verbindungsteils 41A vorgesehen. Der Phasenbestimmungsstiftteil 43A ist mit dem Verbindungsteil 41A einstückig ausgebildet. Das heißt der Phasenbestimmungsstiftteil 43A ist mit dem Flanschteil 41 zusammen mit dem Verbindungsteil 41A einstückig ausgebildet. Eine Form des Phasenbestimmungsstiftteils 43A ist säulenförmig. Ein Durchmesser des Phasenbestimmungsstiftteils 43A ist kleiner als der Durchmesser des Verbindungsteils 41A. Eine Länge des Phasenbestimmungsstiftteils 43A ist kleiner als eine Tiefe des zweiten Lochs 3f. Der Phasenbestimmungsstiftteil 43A ist in dem zweiten Loch 3f angeordnet. Der Phasenbestimmungsstiftteil 43A ist an dem Lagergehäuse 3A fixiert. Der Phasenbestimmungsstiftteil 43A ist in das zweite Loch 3f pressgepasst. Dadurch ist eine Position des Flanschteils 41 mit Bezug zu dem Düsenring 32 fixiert. Der Phasenbestimmungsstiftteil 43A ist von der Bodenfläche des zweiten Lochs 3f getrennt.
Der Antriebsringführungsstiftteil 42A ist an einer Beschränkungsfläche 41a des Flanschteils 41 vorgesehen. Der Antriebsringführungsstiftteil 42A ist mit dem Flanschteil 41 einstückig ausgebildet. Eine Form des Antriebsringführungsstiftteils 42A ist säulenförmig. Ein Durchmesser des Antriebsringführungsstiftteils 42A ist größer als der Durchmesser des Phasenbestimmungsstiftteils 43A. Der Durchmesser des Antriebsringführungsstiftteils 42A ist im Wesentlichen der gleiche wie der Durchmesser des Verbindungsteils 41A. Der Antriebsringführungsstiftteil 42A ist in dem ersten Loch 32n angeordnet. Der Antriebsringführungsstiftteil 42A ist von der Bodenfläche des ersten Lochs 32n getrennt.
Der Durchmesser des Antriebsringführungsstiftteils 42A ist kleiner als eine Breite des ersten Lochs 32n in der Umfangsrichtung. Der Antriebsringführungsstiftteil 42A ist in das erste Loch 32n eingesetzt. Eine Seitenfläche des Antriebsringführungsstiftteils 42A ist mit Seitenflächen des dazwischenliegenden Abschnitts des ersten Lochs 32n (Seitenflächen, die einander in der Umfangsrichtung zugewandt sind) in Kontakt. Der Antriebsringführungsstiftteil 42A ist in der Radialrichtung mit Bezug zu dem ersten Loch 32n beweglich. Mit anderen Worten gesagt ist in einem Zustand, in dem der Antriebsringführungsstiftteil 42A in dem ersten Loch 32n angeordnet ist, eine Bewegung des Antriebsringführungsstiftteils 42A in der Radialrichtung gestattet, und eine Bewegung des Antriebsringführungsstiftteils 42A in den anderen Richtungen ist untersagt.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist in dem Turbolader 1A des zweiten Ausführungsbeispiels der Phasenbestimmungsstiftteil 43A an dem Lagergehäuse 3A fixiert. Gemäß dieser Gestaltung kann, wenn der Phasenbestimmungsstiftteil 43A an dem Lagergehäuse 3A fixiert ist, eine Position des Flanschteils 41 mit Bezug zu dem Düsenring 32 fixiert werden.
Des Weiteren ist das erste Loch 32n ein Langloch, das sich in der Radialrichtung erstreckt. Der Durchmesser des Antriebsringführungsstiftteils 42A ist kleiner als die Breite des ersten Lochs 32n. Gemäß dieser Gestaltung kann, wie vorstehend beschrieben ist, eine thermische Verformung des Lagergehäuses 3A und des variablen Verstellungsmechanismus 30A in der Radialrichtung gestattet werden.
Des Weiteren ist der Durchmesser des Antriebsringführungsstiftteils 42A größer als der Durchmesser des Phasenbestimmungsstiftteils 43A. Gemäß dieser Gestaltung kann ein Oberflächenbereich des Antriebsringführungsstiftteils 42A relativ erhöht werden durch relatives Erhöhen des Durchmessers des Antriebsringführungsstiftteils 42A. Dadurch kann eine Abnutzung des Antriebsringführungsstiftteils 42A unterdrückt werden.
Die Ausführungsbeispiele des Turboladers der vorliegenden Offenbarung sind vorstehend beschrieben worden. Der Turbolader der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise ist ein Beispiel dargestellt worden, in dem die Vielzahl von Beschränkungsbauteilen 40 alle den Flanschteil 41, den Antriebsringführungsstiftteil 42 und den Phasenbestimmungsstiftteil 43 haben, aber wenigstens ein Beschränkungsbauteil 40 der Vielzahl von Beschränkungsbauteilen 40 kann den Flanschteil 41, den Antriebsringführungsstiftteil 42 und den Phasenbestimmungsstiftteil 43 haben. Das heißt von den drei Beschränkungsbauteilen 40 können zwei Beschränkungsbauteile 40 jeweils den Flanschteil 41, den Antriebsringführungsstiftteil 42 und den Phasenbestimmungsstiftteil 43 haben, und das andere Beschränkungsbauteil 40 kann den Flanschteil 41 und den Antriebsringführungsstiftteil 42 haben und kann den Phasenbestimmungsstiftteil 43 nicht haben. Des Weiteren kann von den drei Beschränkungsbauteilen 40 ein Beschränkungsbauteil 40 den Flanschteil 41, den Antriebsringführungsstiftteil 42 und den Phasenbestimmungsstiftteil 43 haben, und die anderen zwei Beschränkungsbauteile 40 können jeweils den Flanschteil 41 und den Antriebsringführungsstiftteil 42 haben und können den Phasenbestimmungsstiftteil 43 nicht haben.
Bezugszeichenliste

1, 1A: Turbolader
2: Drehwelle
3,3A: Lagergehäuse
3c: dritte Fläche
3d, 3f: zweites Loch
12: Turbinenrad
30, 30A: variabler Verstellungsmechanismus
32: Düsenring
32d: erste Fläche
32e, 32n: erstes Loch
35: Antriebsring
35c: zweite Fläche
40, 40A: Beschränkungsbauteil
41: Flanschteil
42,42A: Antriebsringführungsstiftteil (erster Stift)
43, 43A: Phasenbestimmungsstiftteil (zweiter Stift)
AX: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006514191 [0002]
JP 2000199433 [0002]
JP 2004156592 [0002]

Claims

Turbolader mit: einem Lagergehäuse, das eine Drehwelle, an der ein Turbinenrad fixiert ist, drehbar stützt; einem variablen Verstellungsmechanismus, der das Turbinenrad umgibt und gestaltet ist, um ein Fluid zu dem Turbinenrad zu führen; und einer Vielzahl von Beschränkungsbauteilen, die zwischen dem Lagergehäuse und dem variablen Verstellungsmechanismus vorgesehen sind, wobei der variable Verstellungsmechanismus Folgendes hat: einen Düsenring, der das Turbinenrad in einer Umfangsrichtung mit einer Drehachse der Drehwelle als ein Zentrum umgibt; und einen Antriebsring, der den Düsenring in der Umfangsrichtung umgibt, der Düsenring eine erste Fläche hat, die dem Lagergehäuse zugewandt ist, der Antriebsring eine zweite Fläche hat, die dem Lagergehäuse zugewandt ist, das Lagergehäuse eine dritte Fläche hat, die dem variablen Verstellungsmechanismus zugewandt ist, und wenigstens ein Beschränkungsbauteil von der Vielzahl von Beschränkungsbauteilen Folgendes hat: einen Flanschteil, der die erste Fläche und die zweite Fläche überspannt, sodass eine Position des Flanschteils mit Bezug zu dem Düsenring fixiert ist; einen ersten Stift, der mit dem Flanschteil einstückig ausgebildet ist und in einem ersten Loch angeordnet ist, das an der ersten Fläche ausgebildet ist; und einen zweiten Stift, der mit dem Flanschteil einstückig ausgebildet ist und in einem zweiten Loch angeordnet ist, das an der dritten Fläche ausgebildet ist.
Turbolader nach Anspruch 1, wobei der erste Stift an dem Düsenring fixiert ist.
Turbolader nach Anspruch 2, wobei das zweite Loch ein Langloch ist, das sich in einer Radialrichtung erstreckt, die die Drehachse schneidet, und wobei ein Durchmesser des zweiten Stifts kleiner ist als eine Breite des zweiten Lochs.
Turbolader nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Durchmesser des zweiten Stifts größer ist als ein Durchmesser des ersten Stifts.
Turbolader nach Anspruch 1, wobei der zweite Stift an dem Lagergehäuse fixiert ist.
Turbolader nach Anspruch 5, wobei das erste Loch ein Langloch ist, das sich in einer Radialrichtung erstreckt, die die Drehachse schneidet, und wobei ein Durchmesser des ersten Stifts kleiner ist als eine Breite des ersten Lochs.
Turbolader nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Durchmesser des ersten Stifts größer ist als ein Durchmesser des zweiten Stifts.
Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vielzahl von Beschränkungsbauteilen alle den Flanschteil, den ersten Stift und den zweiten Stift haben.
Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 8, der die Vielzahl von Beschränkungsbauteilen aufweist, wobei eine Vielzahl der ersten Löcher, in denen jeder von ersten Stiften der Vielzahl von Beschränkungsbauteilen angeordnet sind, an der ersten Fläche ausgebildet sind, und wobei eine Vielzahl der zweiten Löcher, in denen jeder von zweiten Stiften der Vielzahl von Beschränkungsbauteilen angeordnet sind, an der dritten Fläche ausgebildet sind.