KR20150013585A

KR20150013585A - 축방향 베어링 장치

Info

Publication number: KR20150013585A
Application number: KR1020147032870A
Authority: KR
Inventors: 토마스 듀커-슐츠; 토마스 쾨르너
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2015-02-05
Also published as: WO2013169505A1; JP6471090B2; KR102044173B1; CN108825363B; CN108825363A; JP2015516054A; CN104302890A; DE112013001938T5; US20150131931A1; US9638244B2; IN2014DN09908A

Abstract

본 발명은, 특히 터보차저의 축방향으로 연장되는 회전 샤프트(10)를 위한 축방향 베어링 장치(11)에 있어서, 비회전 축방향 베어링(3); 원주 방향을 따라 분포되며, 축 방향으로 축방향 베어링(3)으로부터 돌출되거나 리세스되거나 높이가 동일한 복수의 세그먼트(25); 및 샤프트(10)에 함께 회전하도록 연결되며, 상기 축방향 베어링의 세그먼트(25) 상에 지지되는 환형의 하중 베어링 표면(15)을 포함하는 런-온 컬러(12, 13)를 포함하되, 세그먼트(25)는 각각의 경우 하나의 제1 에지(36) 및 하나의 제2 에지(37)에 의해 한정되며, 원주 방향으로 두 개의 에지(36, 37) 사이에 호 길이로서 세그먼트 길이(35)가 정의되고, 샤프트(10)의 중심점(34)에 대해 축 방향에 직각으로 반경(r)이 정의되며, 세그먼트 길이(35)는 반경(r) 증가에 따라 대체로 증가하며, 세그먼트 폭(31)이 상기 세그먼트 상의 외측 반경과 내측 반경 사이의 공간으로서 정의되는, 축방향 베어링 장치에 관한 것이다.

Description

축방향 베어링 장치{AXIAL BEARING ARRANGEMENT}

본 발명은 특히 터보차저의 회전 샤프트를 위한 축방향 베어링 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 배기가스 터보차저의 터빈 휠과 압축기 휠 사이의 회전 샤프트를 위한 축방향 베어링 장치에 관한 것이다.

축방향 베어링, 특히 유체역학적 축방향 베어링 상의 원형 링에 배치된 세그먼트들을 사용하는 것이 종래 기술에 알려져 있다. 여기서, 하우징에 세그먼트들을 사용함으로써 샤프트를 "브레이싱" 또는 지지하며, 이 때 복수의 압력장이 구축되고, 회전자는 축방향으로 장착된다.

그러므로 본 발명의 목적은, 제조 및 조립이 저렴하면서도 특히 샤프트를 터보차저에 동작 면에서 신뢰할 수 있게 장착하도록 하는 축방향 베어링 장치를 명시하는 데에 있다. 본 발명을 통해, 터보차저 유형 군(type series) 내에 구조적으로 동일한 축방향 베어링들을 사용하여, 오직 런-온 컬러(밀봉 부싱, 베어링 컬러)만을 교환함으로써 다양한 응용-특이적인 축방향 스러스트 하중을 수용할 수 있다. 런-온 컬러의 상응하게 구성된 하중 베어링 표면에 의해, 축방향 베어링 상의 양 측의 동일한 세그먼트 구성으로, 다양한 힘들이 각각의 스러스트 방향으로 수용될 수 있다. 다양한 접촉 직경에도 불구하고, 매우 다양한 구성에 대해 폭/길이 비율이 대략 일정하게 유지되는 것은 독특한 특징이다. 상기 설계 방안에 의해, 결과적으로 발생하는 마찰 손실을 감소시키고자 하는 목적을 동시에 달성할 수 있었다.

이러한 목적은 독립 청구항의 특징들에 의해 달성된다. 종속 청구항은 본 발명의 유리한 개선예를 포함한다.

세그먼트 기하구조는 보통 웨지 표면 및 레스트 표면으로 이루어지며, 웨지는 작동 중 유체역학적인 하중 지지력(load-bearing capacity)을 보장하는 좁은 윤활 간극을 생성한다. 예를 들어 단차형 축방향 베어링에서와 같이 웨지가 없는 기하구조 또한 가능하다.

따라서 상기 목적은 청구범위 제1항의 특징들을 갖는 축방향 베어링 장치에 의해 달성된다. 장착되는 샤프트가 축 방향을 정의한다. 반경은 상기 축 방향에 수직으로 측정된다. 원주 방향은 반경 및 축 방향에 수직으로 연장된다. 개별적인 세그먼트들의 길이는 원주 방향으로 정의되고 따라서 호 길이를 나타낸다. 개별적인 세그먼트들은 제1 에지 및 제2 에지에 의해 원주방향으로 한정된다. 제1 에지는 특히, 세그먼트의 웨지 표면을 한정하는 에지이다.

세그먼트 길이는 상기 두 에지 상에서 연장된다. 세그먼트의 폭은 반경 방향으로 측정된다.

통상적인 세그먼트의 경우, 세그먼트 길이는 반경 증가에 따라 전혀 증가하지 않거나 아주 조금씩 증가할 뿐이다. 이 결과, 직경이 증가하는 통상적인 세그먼트의 경우, 세그먼트 폭과 세그먼트 길이의 비율이 증가한다. 본 발명에 따르면, 고속 회전 베어링의 경우, 세그먼트 길이에 대한 세그먼트 폭의 비율이, 달성 가능한 하중 지지력 및 결과적인 마찰 손실에 결정적인 영향을 끼친다는 것이 확인되었다. 따라서, 현재의 구성과 달리, 반경의 증가에 따라 세그먼트 길이에 대한 세그먼트 폭의 비율을 일정하게 유지하기 위해서, 세그먼트 길이가 반경의 증가에 따라 더 많이 증가하는 경우 하중 지지력 및 마찰 손실을 개선할 수 있는 것으로 확인되었다. 여기서, 세그먼트 기하구조는 예상되는 축방향 스러스트 하중 및 그에 따라 런-온 컬러의 하중 베어링 표면의 단계적 변화에 기초하여 구성된다. 상기 구성의 경우, 제1 에지는 일직선으로 이어지지 않고 단차를 가지며, 아치형을 이루거나 또는 상이한 구배들을 가진 선형 부분들 가진다.

특히 바람직하게는, 반경 증가에 따라 웨지 길이와 레스트 길이 둘 다 증가한다. 하중 지지력 및 마찰 손실을 추가로 최적화하기 위해, 웨지 길이에 대한 레스트 길이의 비율이 반경에 걸쳐 가능한 한 적게 변해야 한다는 것이 테스트에서 확인되었다. 따라서 바람직하게 웨지 길이에 대한 레스트 길이의 비율은 전체 세그먼트 폭에 걸쳐 최대 0.5, 바람직하게 0.25로 정의된다.

본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 제1 및 제2 실시형태에 따른 축방향 베어링 장치를 구비한 배기가스 터보차저를 개략적으로 약간 단순하게 나타낸 단면도를 보여준다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제1 및 제2 실시형태에 따른 축방향 베어링 장치의 단면도를 보여준다.
도 3은 본 발명의 예시적인 제1 실시형태에 따른 축방향 베어링 장치의 런-온 컬러의 두 가지 상이한 도면을 보여준다.
도 4는 본 발명의 예시적인 제2 실시형태에 따른 축방향 베어링 장치의 런-온 컬러의 두 가지 상이한 도면을 보여준다.
도 5은 본 발명의 예시적인 제1 및 제2 실시형태에 따른 축방향 베어링 장치의 축방향 베어링을 보여준다.
도 6은 본 발명의 예시적인 제1 실시형태에 따른 축방향 베어링 장치를 두 가지 상이한 도면으로 보여준다.
도 7은 본 발명의 예시적인 제2 실시형태에 따른 축방향 베어링 장치를 두 가지 상이한 도면으로 보여준다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 예시적인 제1 및 제2 실시형태에 따른 축방향 베어링 장치의 세그먼트들의 다양한 실시형태들을 보여준다.

본 발명에 따른 축방향 베어링 장치(11)의 실시형태들을 도 1 내지 도 11을 참조하여 하기에 설명한다.

도 1은 배기가스 터보차저(1)를 개략적으로 약간 단순하게 나타낸 단면도이다. 배기가스 터보차저(1)는 터빈 하우징(5) 및 압축기 하우징(9)을 포함한다. 터빈 하우징(5) 및 압축기 하우징(9)은 베어링 하우징(8)을 통해 서로 연결된다. 압축기 하우징(9)의 터빈측 단부는 압축기 후방벽(4)에 의해 형성된다. 압축기 휠(2)이 압축기 하우징(9)에 위치된다. 터빈 휠(6)이 터빈 하우징(5)에 위치된다. 압축기 휠(2) 및 터빈 휠(6)은 샤프트(10) 상에 함께 회전되도록 배치된다. 샤프트(10)는 베어링 부싱(7)을 통해 베어링 하우징(8)에 반경방향으로 장착된다. 샤프트(10)의 축방향 장착을 위해, 축방향 베어링 장치(11)가 베어링 하우징(8)에 제공된다. 터빈 휠(6)은 내연기관의 배기가스 유동에 의해 회전되도록 놓인다. 그로 인해 압축기 휠(2)도 마찬가지로 샤프트(10)를 통해 회전되도록 놓인다. 내연기관의 충진 공기는 압축기 휠(2)에 의해 과급된다.

도 2는 두 예시적인 실시형태 모두를 위한 축방향 베어링 장치(11)의 단면도이다. 축방향 베어링 장치(11)는 축방향 베어링(3), 밀봉 부싱(12) 및 베어링 컬러(13)를 포함한다. 도시를 단순하게 하기 위해, 샤프트(10)는 여기에는 나타나 있지 않으며 샤프트(10)의 축(14)만 나타나 있다. 밀봉 부싱(12) 및 베어링 컬러(13)는 단순성을 위해 이러한 응용 내에서 "런-온 컬러"로 지칭되기도 한다. 밀봉 부싱(12) 및 베어링 컬러(13)는 샤프트(10) 상에 함께 회전되도록 안착된다. 축방향 베어링(3)은 하우징, 특히 베어링 하우징(8)에 회전 및 고정되도록 브레이싱된다. 베어링 컬러(13)를 향해 대향하는 측 상에서의 축방향 베어링(3)의 실시형태가 하기에 설명된다. 그러나, 축방향 베어링(3)의 반대측 및 축방향 베어링(3)에 대해 대향측에서 지지하는 밀봉 부싱(12)의 표면은 마찬가지로 축방향 베어링 장치로서 상응하는 방식으로 구성된다.

도 3은 예시적인 제1 실시형태에 따른 베어링 컬러(13)를 보여준다. 도 4는 예시적인 제2 실시형태에 따른 베어링 컬러(13)를 보여준다. 모든 예시적인 실시형태에서 동일하거나 기능적으로 동일한 부분들은 동일한 참조 번호로 표시한다. 도 3 및 도 4는 각각의 경우 베어링 컬러(13)의 평면도와 단면도를 보여준다.

베어링 컬러(13)는 적어도 축방향 베어링(3)을 향해 대향하는 측에 하중 베어링 표면(15)을 포함한다. 상기 하중 베어링 표면(15)의 반경방향 외측에 제1 원형 홈(16)이 위치된다. 제1 원형 홈(16)의 반경방향 외측에 환형의 제1 밀봉 표면(17)이 배치된다. 하중 베어링 표면(15)의 반경방향 내측에 제2 원형 홈(18)이 위치된다. 제2 홈(18)의 반경방향 내측에 제3 밀봉 표면(19)이 위치된다. 하중 베어링 표면이 내부 직경에서 밀봉 표면으로 직접 합쳐지도록 제2 홈(18)이 없는 실시형태 또한 생각해볼 수 있다.

도 4에 따른 예시적인 제2 실시형태에서는, 제1 홈(16)이 생략되고 하중 베어링 표면(15)이 제1 밀봉 표면(17)으로 직접 합쳐지도록, 하중 베어링 표면(15)이 더 크게 설계된다.

구체적으로, 제1 밀봉 표면(17), 제3 밀봉 표면(19) 및 하중 베어링 표면(15)은 반경방향으로 봤을 때 일직선으로 정렬된다.

도 5는 예시적인 제1 및 제2 실시형태에 따른 축방향 베어링(3)을 보여준다.

축방향 베어링(3)은 캐리어(20)를 포함한다. 상기 캐리어(20)는 터보차저(1)의 하우징에 장착된다. 여기서, 하우징 내에서 캐리어(20)의 위치는 러그(21)에 의해 정의된다. 또한, 축방향 베어링(3)은 캐리어(20) 상에 환형의 제2 밀봉 표면(22) 및 환형의 제4 밀봉 표면(23)을 포함한다. 조립된 상태에서, 제2 밀봉 표면(22)은 제1 밀봉 표면(17)에 대향하여 위치된다. 제4 밀봉 표면(23)은 제3 밀봉 표면(19)에 대향하여 위치된다.

리세스된 환형의 세그먼트 리셉터클(24)이 캐리어(20) 상에서 제2 밀봉 표면(22)과 제4 밀봉 표면(23) 사이에 위치된다. 제2 밀봉 표면(22) 및 제4 밀봉 표면(23)은 상기 환형의 세그먼트 리셉터클(24)에 비해 융기되며, 세그먼트들의 레스트 표면들은 바람직하게 일 평면에 놓인다. 복수의 세그먼트(25)가 환형의 세그먼트 리셉터클(24) 상에 위치된다. 세그먼트들(25)은 특히 원주를 따라 균일하게 분포된다. 세그먼트들(25) 각각은 웨지 표면(26) 및 레스트 표면(27)을 포함한다. 축방향 베어링 장치(11)의 받쳐진 상태에서, 베어링 컬러(13)의 하중 베어링 표면(15)은 상기 세그먼트(25)를, 특히 레스트 표면(27)을 지지할 수 있다.

도 5는 또한 두 개의 오일 공급 보어(28) 및 두 개의 오일 분배 보어(29)를 보여준다. 오일 분배 보어(29)는 통로 보어로서 형성되고, 따라서 축방향 베어링(3)의 두 측면 상에서 두 개의 환형 세그먼트 리셉터클(24) 표면들 사이에 오일을 분배한다. 오일 공급 보어(28)는 반경 방향으로 연장되고, 각각의 경우 오일 분배 보어(29)로 개방된다. 오일 분배 보어는 반드시 원형일 필요는 없다.

밀봉 부싱(12)은 축방향 베어링(3)의 반대측(미도시) 상에서 지지된다. 상기 반대측은 세그먼트들의 영역에서 베어링 컬러를 향한 배향된 측과 설계가 유사하지만, 오일 포켓이 생략될 수 있다는 점은 자명하다.

도 6 및 도 7은 축방향 베어링 장치(11)의 축방향 베어링(3) 및 베어링 컬러(13)(런-온 컬러)가 조립된 상태를 보여준다. 두 도면 모두 축방향 베어링 장치(11)의 평면도 및 측단면도를 보여준다. 여기서, 각각의 경우 베어링 컬러(13)의 절반만 도시되어 있다. 또한 명료성을 위해, 샤프트(10)는 도시되지 않으며, 샤프트(10)의 축(14)만 나타나 있다. 도 6은 예시적인 제1 실시형태를 보여주며, 도 7은 예시적인 제2 실시형태를 보여준다. 특히 이 경우 적어도 두 예시적인 실시형태들은 전부 본 발명에 따른 터보차저 유형 군 내에서 사용된다. 런-온 컬러 상의 하중 베어링 표면의 추가적인 단계적 변화는 응용에서 나타나는 축방향 스러스트 하중에 따라 구현될 수 있다.

반경 방향으로 측정된 하중 베어링 표면(15)의 제1 폭(30)이 도 6에 나타나 있다. 도 6은 또한, 마찬가지로 반경 방향으로 측정된 세그먼트(25)의 제2 폭(세그먼트 폭)(31)을 보여준다. 상기 예시적인 실시형태에서, 제1 폭(30)은 제2 폭(31)보다 작다. 따라서 하중 베어링 표면(15)은 축 방향으로 보았을 때 세그먼트(25)와 완전히 중첩되지 않는다.

도 7은 같은 유형 군이지만 더 큰 축방향 힘을 수용하기 위한 축방향 베어링 장치(11)를 보여준다. 여기서, 하중 베어링 표면(15)은 매우 더 크게 설계되고, 세그먼트(25)와 완전히 중첩된다.

도 8 내지 도 11은 개별적인 세그먼트들(25)이 두 개의 예시적인 실시형태로 사용될 때의 다양한 실시형태를 보여준다.

개별적인 세그먼트(25)는 각각의 경우 웨지 표면(26) 및 레스트 표면(27)으로 이루어진다. 웨지 표면(26)은 제1 에지(36)에 의해 한정된다. 레스트 표면(27)은 제2 에지(37)에 의해 한정된다. 세그먼트(25)는 원주 방향으로 측정된 세그먼트 길이(35)를 갖는다. 상기 세그먼트 길이는 웨지 길이(32) 및 레스트 길이(33)로 이루어진다. 세그먼트(25)는 반경(r) 방향으로 측정된 세그먼트 폭(31)을 갖는다.

도 8에서, 제1 에지(36)의 프로파일은 두 개의 단차를 가진다. 도 9에서, 제1 에지(36)는 아치 형태로 이어지며, 이에 따라 여기에서 세그먼트 길이(35)는 제1 에지(36)가 선형으로 이어질 때보다 더 크게 증가한다.

도 10에서는, 제1 에지(36)가 상이한 곡률들로 형성되어 있다. 이로 인해 세그먼트 길이(35)가 증가하도록 제1 에지(36)가 만곡되는, 제1 에지(36)의 제1 영역이 형성된다.

도 11은 상이한 구배의 두 개의 선형 부분을 가진 제1 에지(36)를 보여준다. 여기서, 세그먼트(25)의 반경방향 외측 영역에서, 제1 에지(36)는 더 가파르게 경사지며, 이에 따라 여기서 세그먼트 길이(35)는 더 크게 증가한다.

축방향 베어링 장치(11)에서, 오일은 오일 공급 보어(28)의 외측에서 포켓으로 도입된다. 오일은 상기 오일 공급 보어(28) 및 오일 분배 보어(29)를 통과하여 축방향 베어링(3)의 양측으로 이동된다. 오일이 직접적으로 흐르지 못하도록 하기 위해, 밀봉 부싱(12)과 베어링 컬러(13) 사이의 오일 챔버는 내측 및 외측 방향들로 밀봉된다. 상기 유형의 오일 공급에 의해, 요구되는 위치이자 직접적인 유동이 방지되는 위치로 오일이 직접 전달된다. 양측으로 오일을 직접 공급하는 것이 유리하다. 따라서 스러스트 하중 방향에 관계 없이 항상 충분한 오일이 이용 가능하다. 동시에, 보어를 통해 회전 구성요소에 오일이 공급되는 실시형태들과 비교하여, 분무 손실 및 그로 인한 마찰 손실 또한 상당히 감소된다. 특히 밀봉 링으로 구현되는 상기 언급된 밀봉 표면들에 의해, 엔진의 정지 후에도 축방향 베어링에 오일이 유지될 수 있고, 그러면 이러한 오일은 엔진의 재시동 시에 바로 이용 가능하다.

터보차저 유형 군의 다양한 터보차저들을 위한 단일 축방향 베어링(3)을 이용한 하중 지지력과 관련한 가변성이 유리하다. 축방향 베어링(3)은 최적의 폭/길이 비율을 가진 특정 수의 세그먼트(25)로 구성된다. 웨지 표면(26)은 웨지 길이(32) 측면에서 단차를 가지거나 단차가 없는 설계로 이루어질 수 있다. 세그먼트의 크기 및 개수는 각각의 유형 군에 대해 예상되는 최대 스러스트 하중과 관련하여 구성된다. 축방향 베어링(3)의 최대 하중 지지력은 런-온 컬러(밀봉 부싱(12) 및 베어링 컬러(13))의 하중 베어링 표면과 최대로 중첩되는 경우에 얻어진다. 응용에서 작은 축방향 스러스트 하중이 예상되는 경우, 하중 베어링 표면(15)과 세그먼트(25) 사이의 중첩 영역은 감소될 수 있다. 다양한 중첩 영역들 및/또는 다양한 세그먼트들(25)을 결합함으로써, 각각의 스러스트 하중 방향으로 다양한 축방향 스러스트 하중에 대응할 수 있다. 스러스트 하중 방향이 한 방향으로 다른 방향보다 상당히 낮은 경우, 중첩 영역들은 이에 상응하여 구성되어야 하며, 그 결과 결국 마찰 손실이 감소된다.

유형 군의 여러 터보차저들에서, 상응하는 런-온 컬러의 내경 및 외경은 변하지 않는 상태를 유지한다. 세그먼트(25)와의 중첩만이 변경된다. 세그먼트(25)와의 중첩 영역이 더 클수록, 하중 베어링 표면 및 그에 따른 하중 지지력이 커진다. 외측 원형 홈(제1 홈)(16)은 가압된 공급에 필요한 밀봉 표면적 및 그에 따른 마찰 손실을 최소화한다.

본 발명은 여기에 설명된 밀봉 부싱, 축방향 베어링 및 베어링 컬러로 이루어진 조합으로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어 축방향 베어링이 통합되는 분할된 축방향 또는 베어링 베어링 부싱에 대해서도 구현될 수 있음은 자명하다.

상기 유체역학적으로 작용하는 표면은 바람직하게 웨지 형상의 형태로 이루어지지만, 구형, 단차형 또는 파형과 같은 다른 형태 또한 가능하다.

세그먼트 기하구조는 또한 상기 명시된 예와 관련하여 거울상으로 반전된 형태일 수 있다. 다시 말해서, 제2 에지는 직선으로 이어지지 않고, 가변적인 방식으로 대응하여 이어진다.

본 발명의 상기 기재된 개시내용 외에도, 본 발명의 추가적인 개시를 위해 도 1 내지 도 11에 나타낸 도시를 명백히 참조한다.

본 발명에서, 특히 유형 군 내에서, 변경되지 않는 축방향 베어링을 위한 여러 축방향 베어링 장치의 경우, 대신에 런-온 컬러의 하중 베어링 표면의 크기가 조정되는 것이 바람직하다. 따라서, 특히 세그먼트(25)의 전술된 실시형태와 조합하여 다음의 장치 및 방법들이 제공되는 것이 바람직하다:

a) 특히 터보차저(1)의 회전 샤프트(10)를 위한 축방향 베어링 장치(11)에 있어서,

비회전 축방향 베어링(3);

축 방향으로 비회전 축방향 베어링(3)으로부터 돌출되거나 리세스되거나 높이가 동일한 특히 웨지 형상의 복수의 세그먼트(25); 및

샤프트(10)에 함께 회전하도록 연결되는 런-온 컬러(12, 13)를 포함하되,

런-온 컬러(12, 13)는 축방향 베어링(3)을 향해 대향하는 단부측 상에 환형의 하중 베어링 표면(15)을 포함하고,

하중 베어링 표면(15)은 적어도 축방향 베어링 장치(11)의 받쳐진 위치에서 세그먼트(25)를 지지할 수 있고,

하중 베어링 표면(15)은 축방향으로 보았을 때 세그먼트(25)와 부분적으로만 중첩되는, 축방향 베어링 장치.

b) 런-온 컬러(12, 13)는 샤프트에 함께 회전되도록 연결된 베어링 컬러(13) 또는 샤프트에 함께 회전되도록 연결된 밀봉 부싱(12)인, 요점 a)에 따른 축방향 베어링 장치.

c) 런-온 컬러 상에서 반경 방향으로 측정된 하중 베어링 표면(15)의 제1 폭(30)은 반경 방향으로 측정된 세그먼트(25)의 제2 폭(31)보다 작은, 요점 a) 또는 요점 b)에 따른 축방향 베어링 장치.

d) 축방향 베어링(3)을 향해 대향하는 런-온 컬러(12, 13)의 단부측 상의 제1 원형 홈(16)을 포함하되, 제1 홈(16)은 하중 베어링 표면(15)의 반경방향 외측에 하중 베어링 표면(15)에 바로 인접하도록 배치되는, 요점 a) 내지 요점 c) 중 어느 하나에 따른 축방향 베어링 장치.

e) 런-온 컬러(12, 13)는 제1 홈(16)의 반경방향 외측에 환형의 제1 밀봉 표면(17)을 포함하며, 제1 밀봉 표면(17)은 축방향 베어링(3) 상에서 세그먼트(25)의 반경방향 외측에 위치된 제2 환형 밀봉 표면(22)에 대향하여 위치되는, 요점 d)에 따른 축방향 베어링 장치.

f) 축방향 베어링(3)을 향해 대향하는 런-온 컬러(12, 13)의 단부측 상의 제2 원형 홈(18)을 포함하되, 제2 홈(18)은 하중 베어링 표면(15)의 반경방향 내측에 하중 베어링 표면(15)에 바로 인접하도록 배치되는, 요점 a) 내지 요점 e) 중 어느 하나에 따른 축방향 베어링 장치.

g) 런-온 컬러(12, 13)는 제2 홈(18)의 반경방향 내측의 환형의 제3 밀봉 표면(19)을 포함하며, 제3 밀봉 표면(19)은 축방향 베어링(3) 상에서 세그먼트(25)의 반경방향 내측에 위치된 제4 밀봉 표면(23)에 대향하여 위치되는, 요점 f)에 따른 축방향 베어링 장치.

h) 각각의 경우 회전 샤프트(10)를 위한 축방향 베어링 장치(11)를 구비한 적어도 두 개의 터보차저(1)를 포함하는 터보차저 유형 군에 있어서,

축방향 베어링 장치(11)는:

고정된 축방향 베어링(3);

축 방향으로 축방향 베어링(3)으로부터 돌출되거나, 리세스되거나 또는 높이가 동일한 복수의 세그먼트(25); 및

각각의 경우 샤프트(10)에 함께 회전되도록 연결된 하나의 런-온 컬러(12, 13)를 포함하되,

런-온 컬러(12, 13)는 축방향 베어링(3)을 향해 대향하는 측 상에 환형의 하중 베어링 표면(15)을 포함하고,

하중 베어링 표면(15)은 축방향 베어링 장치(11)의 받쳐진 위치에서 세그먼트(25)를 지지할 수 있고,

런-온 컬러(12, 13) 상의 하중 베어링 표면(15)의 크기는 적어도 두 개의 터보차저(1)에 있어서 상이하고,

축방향 베어링(3) 및 세그먼트(25)는 적어도 두 개의 터보차저(1)에 있어서 구조적으로 동일한, 터보차저 유형 군.

i) 세그먼트(25)의 개수는 적어도 두 개의 터보차저(1)에 있어서 동일한, 요점 h)에 따른 터보차저 유형 군.

j) 각각의 경우 회전 샤프트(11)를 위한 축방향 베어링 장치(11)를 구비한 적어도 두 개의 터보차저(1)를 포함하는 터보차저 유형 군의 제조 방법에 있어서,

축방향 베어링 장치(11)는:

고정된 축방향 베어링(3);

런-온 컬러(12, 13)는 세그먼트(25)를 향해 대향하는 측 상에 환형의 하중 베어링 표면(15)을 포함하고,

구조적으로 동일한 축방향 베어링들(3) 및 구조적으로 동일한 세그먼트들(25)이 적어도 두 개의 터보차저(1)에 사용되고,

각각의 경우 런-온 컬러(12, 13) 상의 하중 베어링 표면(15)의 크기는, 적어도 두 개의 터보차저(1)의 축방향 베어링 장치(11)의 요건에 따라 구성되는, 방법.

1 배기가스 터보차저
2 압축기 휠
3 축방향 베어링
4 압축기 후방벽
5 터빈 하우징
6 터빈 휠
7 반경방향 베어링 부싱
8 베어링 하우징
9 압축기 하우징
10 샤프트
11 축방향 베어링 장치
12 밀봉 부싱
13 베어링 컬러
14 샤프트(10)의 축
15 하중 베어링 표면
16 제1 홈
17 제1 밀봉 표면
18 제2 홈
19 제3 밀봉 표면
20 캐리어
21 러그
22 제3 밀봉 표면
23 제4 밀봉 표면
24 환형 세그먼트 리셉터클
25 세그먼트
26 웨지 표면
27 레스트 표면
28 공급 보어
29 오일 분배 보어
30 제1 폭
31 제2 폭(세그먼트 폭)
32 웨지 길이
33 레스트 길이
34 샤프트의 중심
35 세그먼트 길이
36 제1 에지
37 제2 에지
α 중심점 각도

Claims

특히 터보차저의 축방향으로 연장되는 회전 샤프트(10)를 위한 축방향 베어링 장치(11)에 있어서,
비회전 축방향 베어링(3);
원주 방향을 따라 분포되며, 축 방향으로 축방향 베어링(3)으로부터 돌출되거나 리세스되거나 높이가 동일한 복수의 세그먼트(25); 및
샤프트(10)에 함께 회전하도록 연결되며, 상기 축방향 베어링의 세그먼트(25) 상에 지지되는 환형의 하중 베어링 표면(15)을 포함하는 런-온 컬러(12, 13)를 포함하되,
세그먼트(25)는 각각의 경우 하나의 제1 에지(36) 및 하나의 제2 에지(37)에 의해 한정되며, 원주 방향으로 두 개의 에지(36, 37) 사이에 호 길이로서 세그먼트 길이(35)가 정의되고, 샤프트(10)의 중심점(34)에 대해 축 방향에 직각으로 반경(r)이 정의되며,
세그먼트 길이(35)는 반경(r) 증가에 따라 대체로 증가하며,
세그먼트 폭(31)이 상기 세그먼트 상의 외측 반경과 내측 반경 사이의 공간으로서 정의되는, 축방향 베어링 장치.
제1항에 있어서,
각각의 세그먼트(25)는 레스트 표면(27) 및 상기 레스트 표면의 전방에 위치된 유체역학적으로 작용하는 표면(26)으로 형성되는, 축방향 베어링 장치.
제2항에 있어서,
레스트 표면(27)은 하중 베어링 표면(15)에 평행하게 배치되는, 축방향 베어링 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
세그먼트 길이(31)는 웨지 표면(26)의 웨지 길이(32) 및 레스트 표면(27)의 레스트 길이(33)로 이루어지며, 적어도 웨지 길이(32) 및 바람직하게는 레스트 길이(33) 또한 반경(r) 증가에 따라 대체로 증가하는, 축방향 베어링 장치.
제4항에 있어서,
세그먼트(25)의 유효 폭/길이 비율은, 사용되는 상기 런-온 컬러의 상이한 하중 베어링 표면들에 대해 대체로 일정하도록 구성되는, 축방향 베어링 장치.
제4항에 있어서,
웨지 길이(32)에 대한 레스트 길이(33)의 비율은, 축 방향에 수직으로 정의된 전체 세그먼트 폭(31)에 대해 최대 대략 0.5, 바람직하게는 0.25인, 축방향 베어링 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 에지(36)는 적어도 두 개의 단차를 가지는, 축방향 베어링 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 에지(36)는 적어도 하나의 선형 부분 및 적어도 하나의 만곡된 부분을 가지는, 축방향 베어링 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 에지(36)는 선형 부분을 가지는, 축방향 베어링 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 에지(36)는 상이한 구배를 가진 적어도 두 개의 선형 부분을 가지는, 축방향 베어링 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 에지(36)는, 세그먼트 길이(31)가 증가하는 적어도 하나의 제1 아치형 부분 및 세그먼트 길이(31)가 감소하는 적어도 하나의 제2 아치형 부분을 가지는, 축방향 베어링 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 축방향 베어링 장치(11)를 구비하는 터보차저(1), 특히 배기가스 터보차저.