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JP2015516054A - 軸方向軸受装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、特にターボチャージャの軸方向に延びる回転シャフト(10)用の軸方向軸受装置(11)であって、非回転の軸方向軸受(3)と、円周方向に沿って分布され、且つ軸方向軸受(3)から突出し、軸方向軸受(3)内に凹設されるか又は軸方向に軸方向軸受(3)と面一である複数のセグメント(25)と、シャフト(10)に共同回転して接続されるランオンカラー(12、13)であって、軸方向軸受のセグメント(25)で支持するための環状荷重支持面(15)を備えるランオンカラー(12、13)とを有し、セグメント(25)が、各々の場合に1つの第1の縁部(36)と1つの第2の縁部(37)とによって境界付けられ、セグメント長さ(35)が円周方向の2つの縁部(36、37)の間の弧長として画定され、半径(r)がシャフト(10)の中心点(34)に対して軸方向に直角に画定され、セグメント長さ(35)が半径(r)の増大と共に主に増大し、セグメント幅(31)が、セグメントの外側半径と内側半径との間の間隔として画定される、軸方向軸受装置(11)に関する。【選択図】図1

Description

本発明は、特にターボチャージャの回転シャフト用の軸方向軸受装置に関する。特に、本発明は、排気ガスターボチャージャのコンプレッサホイールとタービンホイールとの間の回転シャフト用の軸方向軸受装置に関する。
軸方向軸受、特に流体力学的軸方向軸受の円形リングに配置されたセグメントの使用が、従来技術から知られる。この場合、シャフトは、ハウジングのセグメントの使用を通して「緊締される」か又は支持され、この場合、複数の圧力場が形成され、ロータが軸方向に取り付けられる。
したがって、本発明の目的は、製造及び組立が廉価である一方で、特にターボチャージャのシャフトの動作的に確実な取付けを許容する軸方向軸受装置を規定することである。本発明によって、ターボチャージャタイプシリーズ内の構造上同一の軸方向軸受を使用して、ランオンカラー(シールブッシュ、軸受カラー)を交換することによってのみ用途特定の異なる軸方向スラスト荷重に対応することが可能である。ランオンカラーの相応して適合された荷重支持面によって、軸方向軸受の両側の同一のセグメント構造により、異なる力を各々のスラスト方向で受け入れることが可能である。異なる接触直径にもかかわらず、幅/長さ比が多様な適合に対してほぼ一定に留まることは、傑出した特徴である。前記設計措置によって、結果として生じる摩擦損失を低減する目的を達成することが同時に可能であった。
この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。従属請求項は、本発明の有利な発展形態を含む。
セグメント形状は、通常、くさび面と休止面とから構成され、くさびは、動作中に流体力学的な荷重支持能力を保証する狭小の潤滑間隙を生み出す。例えば段付きの軸方向軸受におけるようなくさびなしの形状も可能である。
したがって、この目的は、請求項1の特徴を有する軸方向軸受装置によって達成される。取り付けられるべきシャフトは軸方向を画定する。半径は、前記軸方向に対して直角に測定される。円周方向は、半径に対して直角に且つ軸方向に対して直角に延びる。個々のセグメントの長さは、円周方向に画定され、したがって弧長を示す。個々のセグメントは、第1の縁部と第2の縁部とによって円周方向に境界付けられる。第1の縁部は、特に、セグメントのくさび面を境界付ける縁部である。
セグメント長さは、前記2つの縁部の間に延びる。セグメントの幅は、半径の方向に測定される。
従来のセグメントの場合、セグメント長さは、半径の増大と共にまったく増大しないか、あるいは非常にゆるやかにのみ増大する。これにより、直径が増大する従来のセグメントの場合、セグメント幅とセグメント長さの比率の増大がもたらされる。本発明によれば、高速回転の軸受の場合、セグメント長さに対するセグメント幅の比率が、達成可能な荷重支持能力及び結果として生じる摩擦損失に対して決定的な影響を有することが認識されている。したがって、現在の構造と対照的に、セグメント長さに対するセグメント幅の比率が半径の増大と共に一定に留まるために、セグメント長さが半径の増大と共により著しく増大する場合に荷重支持能力及び摩擦損失を改善できることが認識されている。この場合、セグメント形状は、予想される軸方向スラスト荷重、したがって、ランオンカラーの荷重支持面の段階的変化(gradiation)に基づき構成される。前記構造について、第1の縁部が真っ直ぐに延びず、むしろ段部を有し、アーチ状であるか又は異なる勾配の直線部分を有することが規定される。
特に、くさび長さ及び休止長さの両方が半径の増大と共に増大することが意図されることが好ましい。荷重支持能力及び摩擦損失をさらに最適化するために、くさび長さに対する休止長さの比率が、半径にわたって可能な限りほとんど変動すべきでないことが試験で認識されている。したがって、くさび長さに対する休止長さの比率が、セグメント幅全体にわたって最大0.5であり、好ましくは0.25であることが規定されることが好ましい。
本発明のさらなる詳細、利点及び特徴は、図面を参照して例示的な実施形態の以下の説明から明らかになる。
第1及び第2の例示的な実施形態による本発明による軸方向軸受装置を有する排気ガスターボチャージャの僅かに単純化した概略断面図である。 第1及び第2の例示的な実施形態による本発明による軸方向軸受装置の断面図である。 第1の例示的な実施形態による本発明による軸方向軸受装置のランオンカラーの2つの異なる図面である。 第2の例示的な実施形態による本発明による軸方向軸受装置のランオンカラーの2つの異なる図面である。 第1及び第2の例示的な実施形態による本発明による軸方向軸受装置の軸方向軸受の図面である。 第1の例示的な実施形態による2つの異なる図面の本発明による軸方向軸受装置の図面である。 第2の例示的な実施形態による2つの異なる図面の本発明による軸方向軸受装置の図面である。 第1及び第2の例示的な実施形態による本発明による軸方向軸受装置のセグメントの様々な実施形態の図面である。
本発明による軸方向軸受装置11の実施形態について、図1〜図11を参照して以下に説明する。
図1は、排気ガスターボチャージャ1の僅かに単純化した概略断面図を示している。排気ガスターボチャージャ1は、タービンハウジング5及びコンプレッサハウジング9を備える。タービンハウジング5及びコンプレッサハウジング9は、軸受ハウジング8によって互いに接続される。コンプレッサハウジング9のタービン側終端は、コンプレッサの後壁4によって形成される。コンプレッサホイール2はコンプレッサハウジング9に位置する。タービンホイール6はタービンハウジング5に位置する。コンプレッサホイール2及びタービンホイール6は、シャフト10に共同回転して配置される。シャフト10は、軸受ブッシュ7によって軸受ハウジング8に半径方向に取り付けられる。シャフト10を軸方向に取り付けるために、軸方向軸受装置11が軸受ハウジング8に設けられる。タービンホイール6は、内燃機関の排気ガス流によって回転される。コンプレッサホイール2は、これによって、同様にシャフト10を介して回転される。内燃機関の給気は、コンプレッサホイール2によって過給される。
図2は、両方の例示的な実施形態の軸方向軸受装置11の断面図である。軸方向軸受装置11は、軸方向軸受3、シールブッシュ12及び軸受カラー13を備える。説明を単純化するために、シャフト10はここではもはや示されず、シャフト10の軸線14のみが示されている。シールブッシュ12及び軸受カラー13は、単純化のため本出願内で「ランオンカラー」と称される。シールブッシュ12及び軸受カラー13は、シャフト10に共同回転して着座する。軸方向軸受3は、回転固定してハウジングに、特に軸受ハウジング8に緊締される。軸受カラー13に対面する側面の軸方向軸受3の実施形態について、以下に説明する。軸方向軸受3の反対側、及び正面側において軸方向軸受3に当接するシールブッシュ12の表面は、しかし、軸方向軸受装置として相応して同様に構成される。
図3は、第1の例示的な実施形態による軸受カラー13を示している。図4は、第2の例示的な実施形態による軸受カラー13を示している。同一又は機能的に同一の部分は、例示的な実施形態のすべてにおいて同一の参照番号によって示されている。図3及び図4は、各々の場合に、軸受カラー13の平面図及び断面図を示している。
軸受カラー13は、軸方向軸受3に対面する少なくともその側面に荷重支持面15を備える。第1の包囲溝16は、前記荷重支持面15の外側に対して半径方向に位置する。環状の第1のシール面17は、第1の包囲溝16の外側に対して半径方向に配置される。第2の包囲溝18は、荷重支持面15の内側に対して半径方向に位置する。第3のシール面19は、第2の溝18の内側に対して半径方向に位置する。荷重支持面が内径においてシール面に直接合流するように、第2の溝18なしの実施形態も考えられる。
図4による第2の例示的な実施形態では、第1の溝16が省略され、荷重支持面15が第1のシール面17に直接合流するように、荷重支持面15がより大きいように設計される。
第1のシール面17、第3のシール面19及び荷重支持面15が半径方向に観測されるように整列していることが特に当てはまる。
図5は、第1及び第2の例示的な実施形態による軸方向軸受3を示している。
軸方向軸受3はキャリヤ20を備える。前記キャリヤ20は、ターボチャージャ1のハウジングに取り付けられる。この場合、ハウジング内のキャリヤ20の位置は、突起部21によって画定される。さらに、軸方向軸受3は、キャリヤ20に、環状の第2のシール面22と環状の第4のシール面23とを備える。組立状態では、第2のシール面22は、第1のシール面17の反対側に位置する。第4のシール面23は、第3のシール面19の反対側に位置する。
窪んだ環状セグメント容器24は、第2のシール面22と第4のシール面23との間のキャリヤ20に位置する。第2のシール面22及び第4のシール面23は、前記環状セグメント容器24に対して高められ、セグメントの休止面は平面に位置することが好ましい。複数のセグメント25は、環状セグメント容器24に位置する。セグメント25は、特に、円周に沿って均一に分布される。セグメント25の各々は、くさび面26と休止面27とを備える。軸方向軸受装置11の休止状態では、軸受カラー13の荷重支持面15は、前記セグメント25に、特に休止面27に当接することができる。
さらに、図5は、2つのオイル供給孔28及び2つのオイル分配孔29を示している。オイル分配孔29は、通過孔として形成され、したがって、軸方向軸受3の2つの側面の2つの環状セグメント容器面24の間にオイルを分布する。オイル供給孔28は、半径方向に延びて、各々の場合にオイル分配孔29に開口する。オイル分配孔は必ずしも円形である必要はない。
シールブッシュ12は、軸方向軸受3の反対側(図示せず)に支持される。前記反対側は、セグメントの領域において、軸受カラーの方向に配向された側面と同様の構造であるが、オイルポケットの省略が可能であることが自明である。
図6及び図7は、軸方向軸受3と軸受カラー13(ランオンカラー)とを有する軸方向軸受装置11の組立状態を示している。両方の図は、軸方向軸受装置11の平面図及び側面断面図を示している。この場合、各々の場合に、軸受カラー13の半部のみが示されている。再び、明確にするため、シャフト10は図示されず、シャフト10の軸線14のみが示されている。図6は第1の例示的な実施形態を示し、図7は第2の例示的な実施形態を示している。少なくとも両方の例示的な実施形態が、本発明によるターボチャージャタイプシリーズ内で使用されることが特に当てはまる。ランオンカラーにおける荷重支持面のさらなる段階的変化は、用途において生じる軸方向スラスト荷重の関数として実現し得る。
半径方向に測定された荷重支持面15の第1の幅30が、図6にプロットされている。図6はまた、同様に半径方向に測定されたセグメント25の第2の幅(セグメント幅)31を示している。前記例示的な実施形態では、第1の幅30は第2の幅31よりも小さい。したがって、荷重支持面15は、軸方向に観測されるようにセグメント25に完全に重ならない。
図7は、同一のタイプシリーズであるが、より大きい軸方向力を受け入れるための軸方向軸受装置11を示している。この場合、荷重支持面15は、はるかに大きいように設計され、セグメント25に完全に重なる。
図8〜図11は、2つの例示的な実施形態に使用されるような個々のセグメント25の様々な実施形態を示している。
個々のセグメント25は、各々の場合に、くさび面26と休止面27とから構成される。くさび面26は、第1の縁部36によって境界付けられる。休止面27は、第2の縁部37によって境界付けられる。セグメント25は、円周方向に測定されたセグメント長さ35を有する。前記セグメント長さは、くさび長さ32及び休止長さ33から構成される。セグメント25は、半径rの方向に測定されたセグメント幅31を有する。
図8では、第1の縁部36の形状は2つの段部を有する。図9では、第1の縁部36はアーチ状の形状で延び、この結果、この場合、セグメント長さ35は、第1の縁部36が直線的に延びる場合よりも著しく増大する。
図10では、第1の縁部36は異なる曲率で形成される。これにより、第1の縁部36の第1の領域が得られ、この第1の領域では、第1の縁部36は、セグメント長さ35が増大するように曲げられる。
図11は、異なる勾配の2つの直線状の部分を有する第1の縁部36を示している。この場合、セグメント25の半径方向外側の領域では、第1の縁部36はより急勾配に傾斜し、この結果、セグメント長さ35はこの場合より著しく増大する。
軸方向軸受装置11では、オイルは、オイル供給孔28の外側部においてポケットに導入される。オイルは、前記オイル供給孔28及びオイル分配孔29を介して軸方向軸受3の両側に通過する。オイルが直接流出できないように、シールブッシュ12と軸受カラー13との間のオイルチャンバは、内側方向に且つ外側方向にシールされる。前記タイプのオイル供給によって、オイルは、それが必要とされ、同時に直接流出することが防止される位置に直接送出される。両側へのオイルの直接供給が有利である。したがって、スラスト荷重方向にもかかわらず、十分なオイルが常に利用可能である。同時に、孔を介して回転構成要素にオイルが供給される実施形態に関して、スプラッシング損失、したがって、摩擦損失も著しく低減される。特にシールリングとして具体化される上述のシール面によって、エンジンの遮断後にも、オイルを軸方向軸受に保持することが可能であり、次に、このオイルは、エンジンの再始動時に直接利用可能である。
ターボチャージャタイプシリーズの異なるターボチャージャ用の単一の軸方向軸受3を有する荷重支持能力に関する可変性が、有利である。軸方向軸受3は、最適な幅/長さ比を有するある数のセグメント25により構成される。くさび面26は、くさび長さ32に関して段付き又は段なしの構造であり得る。セグメントのサイズ及び数は、それぞれのタイプシリーズに予想される最大スラスト荷重に関して構成される。軸方向軸受3の最大荷重支持能力は、最大の重なりの場合に、ランオンカラー(シールブッシュ12及び軸受カラー13)の荷重支持面により達成される。小さい軸方向スラスト荷重が用途に予想される場合、荷重支持面15とセグメント25との間の重なり領域を低減することができる。異なる重なり領域及び/又はセグメント25を組み合わせることによって、各々のスラスト荷重方向の異なる軸方向スラスト荷重に反応することが可能である。スラスト荷重方向が一方の方向で他方の方向よりも著しく低い場合、重なり領域は相応して構成されるべきであり、その結果、次に摩擦損失が低減される。
タイプシリーズの異なるターボチャージャでは、対応するランオンカラーの内径及び外径の両方は変化しないままである。セグメント25との重なりのみが変化する。セグメント25との重なり領域が大きくなると、荷重支持面が大きくなり、したがって荷重支持能力が大きくなる。外側の包囲溝(第1の溝16)は、加圧供給に必要なシール面領域を最小にし、したがって摩擦損失を最小にする。
本発明は、シールブッシュ、軸方向軸受及び軸受カラーから構成されたここに記載した組み合わせのみでなく、むしろ例えば軸方向軸受が一体化されるスプリット軸方向軸受(split axial bearing)又は軸受ブッシュ用にも実装し得ることが自明である。
前記流体力学的に作用する表面は、くさび状の形状であることが好ましいが、例えば球形、段付き又は起伏のような他の形状も可能である。
セグメント形状は、上記の特定の実施例に関して鏡面対称の形状でもよい。すなわち、第2の縁部が真っ直ぐに延びず、むしろ相応して可変に延びる。
本発明の上述の説明に加えて、この場合、本発明の追加の開示のために図1〜11の本発明の概略図が明示的に参照される。
本発明では、特にタイプシリーズ内の異なる軸方向軸受装置の場合、軸方向軸受を変更しないことが好ましく、その代わりに、ランオンカラーの荷重支持面のサイズが適合される。したがって、特にセグメント25の上述の実施形態と組み合わせて、次の装置及び方法、すなわち、
a)回転シャフト(10)、特にターボチャージャ(1)用の軸方向軸受装置(11)であって、
− 非回転の軸方向軸受(3)と、
− 非回転の軸方向軸受(3)から突出し、軸方向軸受(3)内に凹設されるか又は軸方向に軸方向軸受(3)と面一である特にくさび形状の複数のセグメント(25)と、
−シャフト(10)に共同回転して接続されるランオンカラー(12、13)とを有し、
−ランオンカラー(12、13)が、軸方向軸受(3)に対面する端側に環状の荷重支持面(15)を備え、
−荷重支持面(15)が、軸方向軸受装置(11)の少なくとも休止位置で、セグメント(25)に当接することができ、
−荷重支持面(15)が、軸方向に観測されるようにセグメント(25)に部分的にのみ重なる、軸方向軸受装置(11)と、
b)項目a)による軸方向軸受装置であって、ランオンカラー(12、13)が共同回転してシャフトに接続された軸受カラー(13)であるか、あるいは共同回転してシャフトに接続されたシールブッシュ(12)である軸方向軸受装置と、
c)先行する項目の1つによる軸方向軸受装置であって、ランオンカラーで半径方向に測定した荷重支持面(15)の第1の幅(30)が、半径方向に測定されたセグメント(25)の第2の幅(31)よりも小さい、軸方向軸受装置と、
d)先行する項目の1つによる軸方向軸受装置であって、軸方向軸受(3)に対面するランオンカラー(12、13)の端側に第1の包囲溝(16)を備え、第1の溝(16)が荷重支持面(15)の外側に対して半径方向に、且つ荷重支持面(15)に直接隣接するように配置される、軸方向軸受装置と、
e)項目d)による軸方向軸受装置であって、ランオンカラー(12、13)が第1の溝(16)の外側に対して半径方向に第1の環状シール面(17)を備え、第1のシール面(17)が、軸方向軸受(3)のセグメント(25)の外側に対して半径方向に位置する第2の環状シール面(22)の反対側に位置する、軸方向軸受装置と、
f)先行する項目の1つによる軸方向軸受装置であって、軸方向軸受(3)に対面するランオンカラー(12、13)の端側に第2の包囲溝(18)を備え、第2の溝(18)が荷重支持面(15)の内側に対して半径方向に、且つ荷重支持面(15)に直接隣接するように配置される、軸方向軸受装置と、
g)項目f)による軸方向軸受装置であって、ランオンカラー(12、13)が第2の溝(18)の内側に対して半径方向に第3の環状シール面(19)を備え、第3のシール面(19)が、軸方向軸受(3)のセグメント(25)の内側に対して半径方向に位置する第4のシール面(23)の反対側に位置する、軸方向軸受装置と、
h)各々の場合に回転シャフト(10)用の1つの軸方向軸受装置(11)を有する少なくとも2つのターボチャージャ(1)を備えるターボチャージャタイプシリーズであって、軸方向軸受装置(11)が、
− 固定された軸方向軸受(3)と、
− 軸方向軸受(3)から突出し、軸方向軸受(3)内に凹設されるか又は軸方向に軸方向軸受(3)と面一である複数のセグメント(25)と、
− 各々の場合に、シャフト(10)に共同回転して接続される1つのランオンカラー(12、13)とを備え、
− ランオンカラー(12、13)が、軸方向軸受(3)に対面する側面に環状の荷重支持面(15)を備え、
− 荷重支持面(15)が、軸方向軸受装置(11)の休止位置で、セグメント(25)に当接することができ、
− ランオンカラー(12、13)の荷重支持面(15)のサイズが、少なくとも2つのターボチャージャ(1)で異なり、
− 軸方向軸受(3)及びセグメント(25)が少なくとも2つのターボチャージャ(1)で構造的に同一である、ターボチャージャタイプシリーズと、
i)項目h)によるターボチャージャタイプシリーズであって、セグメント(25)の数が少なくとも2つのターボチャージャ(1)で同一であるターボチャージャタイプシリーズと、
j)各々の場合に回転シャフト(11)用の1つの軸方向軸受装置(11)を有する少なくとも2つのターボチャージャ(1)を備えるターボチャージャタイプシリーズを製造するための方法であって、軸方向軸受装置(11)が、
−固定された軸方向軸受(3)と、
−軸方向軸受(3)から突出し、軸方向軸受(3)内に凹設されるか又は軸方向に軸方向軸受(3)と面一である複数のセグメント(25)と、
−各々の場合に、シャフト(10)に共同回転して接続される1つのランオンカラー(12、13)とを備え、
−ランオンカラー(12、13)が、セグメント(25)に対面する側面に環状の荷重支持面(15)を備え、
−荷重支持面(15)が、軸方向軸受装置(11)の少なくとも休止位置で、セグメント(25)に当接することができ、
−構造的に同一の軸方向軸受(3)及び構造的に同一のセグメント(25)が少なくとも2つのターボチャージャ(1)に使用され、
−各々の場合に、ランオンカラー(12、13)の荷重支持面(15)のサイズが、少なくとも2つのターボチャージャ(1)の軸方向軸受装置(11)に対する要求に従って構成される方法と、を提供することが好ましい。
1 排気ガスターボチャージャ
2 コンプレッサホイール
3 軸方向軸受
4 コンプレッサ後壁
5 タービンハウジング
6 タービンホイール
7 半径方向軸受ブッシュ
8 軸受ハウジング
9 コンプレッサハウジング
10 シャフト
11 軸方向軸受装置
12 シールブッシュ
13 軸受カラー
14 シャフト10の軸線
15 荷重支持面
16 第1の溝
17 第1のシール面
18 第2の溝
19 第3のシール面
20 キャリヤ
21 突起部
22 第3のシール面
23 第4のシール面
24 環状セグメント容器
25 セグメント
26 くさび面
27 休止面
28 供給孔
29 オイル分配孔
30 第1の幅
31 第2の幅(セグメント幅)
32 くさび長さ
33 休止長さ
34 シャフトの中心
35 セグメント長さ
36 第1の縁部
37 第2の縁部
α 中心点角度

Claims (12)

  1. − 非回転の軸方向軸受(3)と、
    − 円周方向に沿って分布され、且つ前記軸方向軸受(3)から突出し、前記軸方向軸受(3)内に凹設されるか又は軸方向に前記軸方向軸受(3)と面一である複数のセグメント(25)と、
    − 前記シャフト(10)に共同回転して接続されるランオンカラー(12、13)であって、前記軸方向軸受の前記セグメント(25)で支持するための環状荷重支持面(15)を有するランオンカラー(12、13)と
    を有する、特にターボチャージャの軸方向に延びる回転シャフト(10)用の軸方向軸受装置(11)であって、
    − 前記セグメント(25)が、各々の場合に1つの第1の縁部(36)と1つの第2の縁部(37)とによって境界付けられ、セグメント長さ(35)が前記円周方向の前記2つの縁部(36、37)の間の弧長として画定され、半径(r)が前記シャフト(10)の中心点(34)に対して軸方向に直角に画定され、
    − 前記セグメント長さ(35)が半径(r)の増大と共に主に増大し、
    − セグメント幅(31)が、前記セグメントの外側半径と内側半径との間の間隔として画定される、
    軸方向軸受装置(11)。
  2. 各々のセグメント(25)が、休止面(27)と、前記休止面の前部に位置決めされた流体力学的に作用する表面(26)とから形成される請求項1に記載の軸方向軸受装置。
  3. 前記休止面(27)が前記荷重支持面(15)に対して平行に配置される請求項2に記載の軸方向軸受装置。
  4. 前記セグメント長さ(31)が前記くさび面(26)のくさび長さ(32)と、前記休止面(27)の休止長さ(33)とから構成され、少なくとも前記くさび長さ(32)及び好ましくは前記休止長さ(33)も半径(r)の増大と共に主に増大する請求項2又は3に記載の軸方向軸受装置。
  5. セグメント(25)の有効な幅/長さ比が、使用される前記ランオンカラーの異なる荷重支持面に関して主に一定であるように構成される請求項4に記載の軸方向軸受装置。
  6. くさび長さ(32)に対する休止長さ(33)の比率が、前記軸方向に対して直角に画定されたセグメント幅(31)全体にわたって最大約0.5であり、好ましくは0.25である請求項4に記載の軸方向軸受装置。
  7. 前記第1の縁部(36)が少なくとも2つの段部を有する請求項1〜6のいずれか一項に記載の軸方向軸受装置。
  8. 前記第1の縁部(36)が、少なくとも1つの直線部分と、少なくとも1つの湾曲部分とを有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の軸方向軸受装置。
  9. 前記第1の縁部(36)が直線部分を有する請求項1〜8のいずれか一項に記載の軸方向軸受装置。
  10. 前記第1の縁部(36)が、異なる勾配を有する少なくとも2つの直線部分を有する請求項1〜9のいずれか一項に記載の軸方向軸受装置。
  11. 前記第1の縁部(36)が、前記セグメント長さ(31)が増大する少なくとも1つの第1のアーチ状部分と、前記セグメント長さ(31)が減少する少なくとも1つの第2のアーチ状部分とを有する請求項1〜10のいずれか一項に記載の軸方向軸受装置。
  12. 請求項1〜11のいずれか一項に記載の少なくとも1つの軸方向軸受装置(11)を有するターボチャージャ(1)、特に排気ガスターボチャージャ。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9850911B2 (en) * 2012-07-15 2017-12-26 Honeywell International Inc. Turbocharger with lubricant deflector
CN106414949B (zh) * 2014-01-30 2020-04-10 博格华纳公司 废气涡轮增压器
JP6396512B2 (ja) * 2015-02-09 2018-09-26 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 過給機
US9739360B2 (en) 2015-04-09 2017-08-22 Magna Powertrain Of America, Inc. Power transfer assemblies for motor vehicle drivelines having integrated two-piece pinion shaft and coupling unit
EP3344883B1 (en) * 2015-09-02 2020-05-06 Wärtsilä Finland Oy Bearing element
US9574458B1 (en) * 2016-04-04 2017-02-21 Borgwarner Inc. Bi-rotational thrust bearing for a turbocharger
US20180156067A1 (en) * 2016-12-02 2018-06-07 Borgwarner Inc. Turbocharger Having Thrust Bearing Oil Retainer
DE102017216621A1 (de) * 2017-09-20 2019-03-21 Continental Automotive Gmbh Rotor für einen Turbolader
DE102018201963A1 (de) * 2018-02-08 2019-08-08 BMTS Technology GmbH & Co. KG Keilloses, rotationssymmetrisches Axiallager
CN110454430B (zh) 2018-05-07 2023-03-28 博格华纳公司 内燃机涡轮增压器
DE102018208038A1 (de) * 2018-05-23 2019-11-28 MTU Aero Engines AG Lagerkammergehäuse für eine strömungsmaschine
CN110131304A (zh) * 2019-06-05 2019-08-16 奕森科技(上海)有限公司 一种推力轴承
DE102019209217A1 (de) * 2019-06-26 2020-12-31 BMTS Technology GmbH & Co. KG Ladeeinrichtung
US10954998B1 (en) * 2019-09-30 2021-03-23 Borgwarner Inc. Thrust bearing assembly and a turbocharger including the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02132121U (ja) * 1989-04-11 1990-11-02
JPH10121977A (ja) * 1996-10-11 1998-05-12 Asea Brown Boveri Ag スラスト滑り軸受
JP2001527627A (ja) * 1997-03-27 2001-12-25 パンプ エンジニアリング,インコーポレイテッド スラスト軸受
JP2002349551A (ja) * 2001-05-29 2002-12-04 Hitachi Ltd スラスト軸受装置およびターボチャージャ
JP2003232340A (ja) * 2002-02-08 2003-08-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スラスト軸受
US20100129212A1 (en) * 2008-11-22 2010-05-27 Thomas Berger Unit assembly system for an exhaust-gas turbocharger

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5887935U (ja) * 1981-12-10 1983-06-15 石川島播磨重工業株式会社 過給機のスラスト軸受
DE3370052D1 (en) * 1982-04-22 1987-04-09 Holset Engineering Co Turbocharger
US5178471A (en) * 1991-05-20 1993-01-12 Allied-Signal Inc. Thrust bearing for turbocharger
US6669372B1 (en) * 2002-07-30 2003-12-30 Honeywell International Inc. Turbocharger thrust bearing
EP1619356B1 (de) * 2004-07-23 2016-03-16 BorgWarner, Inc. Axiallager für einen Turbolader
JP5637305B2 (ja) * 2011-04-27 2014-12-10 株式会社Ihi スラスト軸受構造及び当該スラスト軸受構造を備える過給機
US10036422B2 (en) * 2012-04-24 2018-07-31 Borgwarner Inc. Tapered-land thrust bearing for turbochargers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02132121U (ja) * 1989-04-11 1990-11-02
JPH10121977A (ja) * 1996-10-11 1998-05-12 Asea Brown Boveri Ag スラスト滑り軸受
JP2001527627A (ja) * 1997-03-27 2001-12-25 パンプ エンジニアリング,インコーポレイテッド スラスト軸受
JP2002349551A (ja) * 2001-05-29 2002-12-04 Hitachi Ltd スラスト軸受装置およびターボチャージャ
JP2003232340A (ja) * 2002-02-08 2003-08-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スラスト軸受
US20100129212A1 (en) * 2008-11-22 2010-05-27 Thomas Berger Unit assembly system for an exhaust-gas turbocharger

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