CN102648341B - 叶片行程调节螺钉 - Google Patents

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Abstract

用于对涡轮的流动通道(12)中的、涡轮(20)处的叶片(25)的可变位置进行控制的装置(10)，所述装置包括喷嘴环(23)，该喷嘴环(23)承载一组叶片(25)，所述叶片(25)中的每一个均连接到容纳在喷嘴环(23)中的叶片销(27)，其中，这些叶片(25)的旋转位置是通过叶片移位驱动机构(22)来实现的，该叶片移位驱动机构(22)包括以下构件：被以可枢转方式支撑的枢轴(31)；布置在所述枢轴(31)上的第一致动器臂(33)，该第一臂(33)能够连接到驱动致动器(11)；布置在所述枢轴(31)上的第二致动器臂(35)，该第二臂(35)连接到销(41)，该销(41)与协调环(39)接合以使该协调环(39)枢转；以及叶片臂(43)，该叶片臂(43)连接到协调环(39)和每个叶片销(27)，用于通过该协调环(39)的枢转移位来使所述叶片(25)移位，并且其中，还布置有止动螺钉(45)，用于限制所述叶片(25)的枢转移位。

Description

叶片行程调节螺钉
技术领域
本发明涉及如下所述的、用于对涡轮的流动通道中的叶片的可变位置进行控制的装置。本发明还涉及一种用于发动机的涡轮增压器，该涡轮增压器包括：涡轮，该涡轮以可旋转方式安装在轴上；压缩机叶轮，该压缩机叶轮安装在轴上；压缩机壳体，该压缩机壳体具有入口和和出口并封闭所述压缩机叶轮；中央壳体，该中央壳体包括轴承装置，该轴承装置用于以可旋转方式支撑所述涡轮轴和所述压缩机轴；涡轮壳体，该涡轮壳体包括入口和出口，该涡轮壳体中形成有涡壳，用于把来自所述发动机排气经由环形通道引导至所述涡轮；以及凸缘构件，该凸缘构件安装在所述中央壳体和所述涡轮壳体之间，该涡轮增压器还包括用于涡轮入口处的叶片的可变位置进行控制的装置。
本发明还涉及一种包括涡轮增压器单元的发动机。
背景技术
商用车辆中使用的增压式柴油机通常配备有涡轮增压器，这种涡轮增压器具有可变的入口几何形状，以便以可调节的方式设置有效的涡轮截面。这通过对布置在涡轮壳体内的环形通道中的一组叶片的角位置进行调节来完成。该环形通道将所述涡轮壳体中形成的涡旋形涡壳连接到内设有涡轮的涡轮室。每个叶片均连接到容纳在喷嘴环中的叶片销。该叶片销连接到叶片臂，该叶片臂将所述叶片销与协调环(unison ring)连接。该协调环的枢转运动使得叶片能够在所述环形通道中同时枢转。该协调环以可枢转方式布置在如下的轨道(trace)中，该轨道形成在涡轮壳体中或形成在与该涡轮壳体附接的凸缘构件中。为了实现该协调环的枢转运动，还设置有协调环移位装置(unison ringdisplacement arrangement)。该协调环移位构件包括：容纳在所述凸缘构件中的枢轴；布置在所述枢轴上的第一致动器臂，该第一致动器臂能够连接到驱动致动器；布置在所述枢轴上的第二致动器臂，该第二臂连接到与所述协调环接合的销。通过用致动器作用于第一致动器臂，使得所述枢轴旋转并由此使连接到该枢轴的第二致动器臂旋转。经由所述销而与该协调环连接的第二致动器臂使得该协调环能够绕其旋转轴线枢转。为了控制所述叶片的端位置(尤其是当这些叶片被设定成在叶片的尖端之间限定了狭窄间隙时)，使用了止动螺钉。根据现有技术，该止动螺钉通过将端部止动件限定在其位置之一中来划定第一致动器臂的运动界限。可以使用两个止动螺钉，从而可变地限定这些叶片各自的端位置。由于与这些叶片所限定的最小喉部面积相对应的端位置需要最精确的定位，所以，对该位置使用止动螺钉就足够了，而其它位置可以通过致动器或固定式端部止动件限定。
US 4659295中已经提出了这种装置的一个实例。其目的是：提高对于最大喉部面积或最小喉部面积中的至少一个的控制精度。
发明内容
本发明的目的通过如下所述的、用于对涡轮入口处的叶片的可变位置进行控制的装置来实现。
根据本发明，提供了一种用于对涡轮入口的流动通道中的叶片的可变位置进行控制的装置，该装置包括喷嘴环，该喷嘴环承载一组叶片。所述叶片安装在涡轮壳体中的环形通道中。该环形通道把形成在所述涡轮壳体中的涡旋形涡壳连接到内设有涡轮的涡轮室。所述叶片中的每一个均连接到容纳在所述喷嘴环中的叶片销。通过转动该叶片销来设定所述叶片的旋转位置。这通过叶片移位驱动机构(vanedisplacement drive train)来实现，该叶片移位驱动机构包括以下构件：
被以可枢转方式支撑的枢轴；布置在所述枢轴上的第一致动器臂，该第一臂能够连接到驱动致动器；布置在所述枢轴上第二致动器臂，该第二臂连接到销，该销与协调环接合以使该协调环枢转；以及叶片臂，该叶片臂连接到所述协调环和每个叶片销，以通过所述协调环的枢转移位来使所述叶片移位。因此，叶片位置的控制是通过对钟形曲柄系统进行操纵而执行的，该钟形曲柄系统经由所述协调环连接到叶片销。该钟形曲柄机构包括具有第一臂和第二臂的枢轴。该第一臂可以通过所述致动器的操作而驱动。该第二臂经由销连接到协调环。该协调环围绕喷嘴环以可旋转方式布置，该喷嘴环以可旋转方式支撑一组叶片销。叶片臂将每个叶片销与所述协调环连接，用于通过使所述协调环转动来使叶片销旋转。
止动螺钉被布置成用于限制所述叶片的枢转移位。根据本发明，该止动螺钉布置成用于限制所述叶片移位驱动机构中的构件的移位，该构件在所述叶片移位驱动机构中比所述枢轴更靠近叶片销。精确控制叶片位置的能力取决于所述叶片移位驱动机构中的构件的位置精度。当该止动螺钉与构件接触而限定端位置时，这些构件之间的游隙、构件的公差、以及构件的非无限大的刚度降低了叶片的实际位置的精度。为此，该止动螺钉应布置成作用于所述叶片移位驱动机构中的靠近叶片销的构件上。
已经证明，将止动螺钉布置成作用于所述钟形曲柄机构的第二致动器臂上是有利的。该钟形曲柄机构通常安装到从涡轮壳体延伸的凸缘构件上，使得所述枢轴延伸穿过该凸缘构件，从而它具有可由致动器从外部致动的第一致动器臂，并且其第二臂位于由涡轮壳体和/或凸缘构件形成的封壳内。通过允许该止动螺钉作用于该第二致动器臂上，能够把用于该止动螺钉的支座布置在所述凸缘构件或涡轮壳体中，这取决于所述涡轮壳体和/或凸缘构件的实际构造。所述涡轮壳体和凸缘构件通常是铸造构件。因此，与将安装支架布置在所述凸缘构件上的现行方法相比，能够以低成本、高的公差要求来加工用于该止动螺钉的支座的位置。上述安装支架的安装则通常无法以低成本、高精度来实现。此外，这些支架本身由于其低刚度和增加的游隙而使公差增大。
允许该止动螺钉作用于所述协调环上也是有利的。为此，所述协调环必须设置有止动构件，该止动构件可以由所述协调环上的凹槽或凹部形成。该止动构件可以位于所述协调环的外周或侧面上。在该止动螺钉作用于所述协调环上的情况下，该止动螺钉将布置在与涡轮壳体整体地设置的支座中。
在一实施例中，该止动螺钉布置成用于限制所述叶片臂的移位。在此实施例中，该止动螺钉尽可能地靠近所述叶片销。
在又一实施例中，涡轮壳体中形成有涡轮入口。凸缘构件附接到所述涡轮壳体，该凸缘构件和/或涡轮壳体限定了封壳，所述协调环位于该封壳中。第一致动器臂将位于该封壳的外部，以便致动器机构对其致动。为了在止动螺钉的端位置形成端部止动件的情况下可以作用于该止动螺钉，该止动螺钉延伸穿过所述封壳，其中，该端部止动件用于所述叶片移位驱动机构中的、比钟形曲柄机构的枢轴更靠近叶片销的构件，所述枢轴也延伸穿过所述封壳。
所述凸缘构件和/或涡轮壳体可以形成为铸造元件。用于该止动螺钉的支座可以整体地形成在所述铸造元件中的一个中。
本发明还涉及一种涡轮装置，该涡轮装置包括上文所述的用于对叶片的可变位置进行控制的装置，并且，本发明还涉及一种内燃发动机机，该内燃发动机包括涡轮装置，该涡轮装置配备有用于对叶片的可变位置进行控制的装置。
附图说明
下面将参照附图来更详细地描述本发明，在这些附图中：
图1示出了根据本发明的涡轮装置的透视图，
图2示出了沿着图1所示的涡轮装置的纵向延伸部的截面，
图3示出了图2所示的截面的局部放大图，
图4示出了叶片移位驱动机构的各个部分，
图5示出了在图1所示的涡轮装置的纵向延伸部的位置4-4处截取的、朝向涡轮壳体的剖视图，
图6a示出了在图1所示的涡轮装置的纵向延伸部的位置4-4处截取的、朝向压缩机壳体的剖视图，
图6b示出了其中使用两个止动螺钉的替代实施例，
图7示出了本发明的第二实施例，其中，止动螺钉与所述协调环上的止动表面接合，并且
图8示出了本发明的第二实施例，其中，止动螺钉与叶片臂上的止动表面接合。
具体实施方式
图1中示出了用于发动机的涡轮增压器1。涡轮增压器1可以总体上构造为US4659295中描述的涡轮增压器。然而，显而易见的是，止动螺钉能够以与US4659295中不同的方式布置，这在本发明的上述说明中有详细描述。该涡轮增压器的所有其它部分可以根据US4659295中公开的内容来设计。
涡轮增压器1包括：排气涡轮，该排气涡轮布置在涡轮壳体3中；压缩机，该压缩机布置在压缩机壳体5中；凸缘构件7，该凸缘构件7安装在涡轮壳体3的侧部上；轴承或中央壳体9，该轴承或中央壳体9形成了用于将所述涡轮与压缩机连接的轴的通道。
在与所述压缩机壳体连接的支架13上安装有致动器11。该致动器11连接到推杆37，该推杆37连接到叶片移位驱动机构中的第一臂33。
所述涡轮壳体包括入口15，该入口15允许排气进入，该排气被供给至涡轮壳体3中的涡旋形涡壳16并穿过该涡轮壳体中的环形通道，该环形通道将所述涡旋形涡壳连接到涡轮室。排气经由出口17排出。压缩机壳体5包括排出口21和允许空气进入的入口19。
还布置有止动螺钉45，用于限制布置在入口通道中的叶片向压缩机的枢转移位。
从图2和图3中明显可见，涡轮壳体3形成有涡壳16，该涡壳16用于把来自发动机的排气经由环形通道12引导至涡轮20。涡轮20以可旋转方式安装在涡轮轴65上，并且，压缩机叶轮67安装在压缩机轴66上。压缩机壳体5封闭该压缩机叶轮67。所述压缩机轴和涡轮轴可以制造成一体。
中央壳体9包括轴承装置69，该轴承装置69用于以可旋转方式支撑所述涡轮轴65和压缩机轴66。
如图3和图4中最佳地示出的，致动器11连接到用于对涡轮的流动通道中的一组叶片25的可变位置进行控制的装置10。该流动通道优选由环形通道12构成，该环形通道12将涡旋形涡壳16连接到涡轮室18。用于对叶片25的可变位置进行控制的装置10包括喷嘴环23，该喷嘴环25承载一组叶片25，所述叶片25中的每一个均连接到容纳在喷嘴环23中的叶片销27。
用于对叶片25的可变位置进行控制的装置10还包括叶片移位驱动机构22。图4中示出了该叶片移位驱动机构22的各个部分。经由该叶片移位驱动机构22来设定叶片25的旋转位置。因此，该叶片移位驱动机构22允许设定由于叶片销27的转动而引起的叶片枢转角度。
叶片移位驱动机构22包括：钟形曲柄机构29；协调环39；销41，该销41将所述钟形曲柄机构与协调环39连接；以及叶片臂43，该叶片臂43将叶片销27与协调环39连接。该钟形曲柄机构29经由协调环39连接到叶片销27。钟形曲柄机构29包括枢轴31，该枢轴31具有第一臂33和第二臂35。第一臂33可通过致动器11的操作而被致动。为此，致动器11连接到与第一臂33相连的推杆37。叶片移位驱动机构22还包括协调环39。第二臂35经由销41连接到协调环39。协调环39相对于喷嘴环23以可旋转方式布置，该喷嘴环23以可旋转方式支撑一组叶片销27。叶片臂43将每个叶片销27与协调环39连接，以通过使协调环39转动来使叶片销27旋转。US 4659295中提供了该协调环和喷嘴环的更详细的功能描述。
因此，叶片移位驱动机构22包括以下构件：
被以可枢转方式支撑的枢轴31；布置在所述枢轴31上的第一致动器臂33，该第一臂31能够连接到驱动致动器11；布置在所述枢轴31上的第二致动器臂35，该第二臂35连接到销41，该销41与协调环39接合以使协调环39枢转；以及叶片臂43，该叶片臂43连接到协调环39和每个叶片销27，以通过该协调环39的枢转移位来使叶片25移位。
还布置有止动螺钉45，用于限制所述叶片的枢转移位。该止动螺钉45布置成用于限制所述叶片移位驱动机构中的构件的移位，该构件在所述叶片移位驱动机构中比所述枢轴更靠近叶片销。在图1至图6所示的实施例中，止动螺钉45布置成用于限制第二致动器臂35的移位。如图5、图6a和图6b中最佳地看到的，止动螺钉45布置于整体地形成在凸缘构件7中的支座47上。该“整体地形成”是指：所述凸缘构件是铸造构件并且用于所述止动螺钉的该支座是此铸造构件的一部分。孔49允许在该止动螺钉到达所述第二臂或达到所述第二臂上的突起51的情况下能够从外部作用于该止动螺钉，该突起51用作止动螺钉45的邻接构件。
图6a示出了一个实施例，其中使用单个止动螺钉来限制一个方向上的移动，图6b示出了另一实施例，其中使用两个止动螺钉来限制两个方向上的移动。
在图7所示的又一实施例中，止动螺钉45能够设计成用于限制所述协调环39的移位。为此，协调环39可以设有凹部或突起，该凹部或突起形成有沿径向方向延伸的止动表面。可通过凸缘构件或支架14来作用于该止动件表面53。在图7中，示出了协调环39的示意图，该协调环39设置有用于与延伸穿过凸缘构件14的止动螺钉45接合的止动表面53。在此，止动表面53是突起55的一部分，但也同样可以将该止动表面形成为限定有凹部的壁的一部分。
在图8所示的又一实施例中，止动螺钉45能够设计成用于限制叶片臂43的移位。可通过凸缘构件或支架14来作用于该叶片臂的止动表面71。在图8中，示出了叶片臂43的示意图，该叶片臂43设置有用于与延伸穿过凸缘构件14的止动螺钉45接合的止动表面71。
从图2和图3明显可见，涡轮壳体3中形成有涡轮入口15，并且凸缘构件14附接到所述涡轮壳体3。该凸缘构件14和/或涡轮壳体3限定了封壳57，该封壳57形成有腔体59，所述协调环39位于该腔体59中。第一致动器臂33位于所述封壳57的外部。止动螺钉45延伸穿过该封壳57，从而形成用于所述叶片移位驱动机构22中的构件35、39、43的端部止动件61，所述止动螺钉45与所述构件35、39、43接合。该端部止动件61可适当地由止动螺钉45的端部形成。

Claims (9)

1.一种用于对涡轮(20)的流动通道(12)中的一组叶片(25)的可变位置进行控制的装置(10)，所述装置包括：喷嘴环(23)，所述喷嘴环(23)承载所述一组叶片(25)，所述叶片(25)中的每一个均连接到容纳在所述喷嘴环(23)中的叶片销(27)；以及叶片移位驱动机构(22)，所述叶片移位驱动机构(22)布置成用于控制所述流动通道(12)中的所述叶片(25)的旋转位置，所述叶片移位驱动机构(22)包括以下元件：
被以可枢转方式支撑的枢轴(31)；
第一致动器臂(33)，所述第一致动器臂(33)布置在所述枢轴(31)上，所述第一致动器臂(33)能够连接到驱动致动器(11)；
第二致动器臂(35)，所述第二致动器臂(35)布置在所述枢轴(31)上，所述第二致动器臂(35)连接到销(41)，所述销(41)与协调环(39)接合以使所述协调环(39)枢转；以及
叶片臂(43)，所述叶片臂(43)连接到所述协调环(39)和每个叶片销(27)，以通过所述协调环(39)的枢转移位来使所述叶片(25)移位，并且
其中，还布置有止动螺钉(45)，用于限制所述叶片(25)的枢转移位，所述第一致动器臂(33)位于封壳(57)的外部并能够由所述驱动致动器(11)从外部致动，所述封壳(57)形成有腔体(59)，所述协调环(39)位于所述腔体(59)中，并且，所述第二致动器臂位于所述封壳(57)的内部，其特征在于，所述止动螺钉(45)布置成用于限制所述叶片移位驱动机构(22)中的如下构件(35；39；43)的移位，所述构件(35；39；43)在所述叶片移位驱动机构(22)中比所述枢轴(31)更靠近所述叶片销(27)，并且，所述止动螺钉(45)延伸穿过所述封壳(57)，从而形成用于所述叶片移位驱动机构(22)中的所述构件(35；39；43)的端部止动件(61)，所述止动螺钉(45)与所述构件(35；39；43)接合。
2.根据权利要求1所述的用于对叶片的可变位置进行控制的装置，其特征在于，所述止动螺钉(45)布置成用于限制所述第二致动器臂(35)的移位。
3.根据权利要求1所述的用于对叶片的可变位置进行控制的装置，其特征在于，所述止动螺钉(45)布置成用于限制所述协调环(39)的移位。
4.根据权利要求1所述的用于对叶片的可变位置进行控制的装置，其特征在于，所述止动螺钉(45)布置成用于限制所述叶片臂(43)的移位。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的用于对叶片(25)的可变位置进行控制的装置，其中，在涡轮壳体(3)中形成有涡轮入口(15)，凸缘构件(14)附接到所述涡轮壳体(3)，所述凸缘构件(14)和/或所述涡轮壳体(3)限定了所述封壳(57)。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的用于对叶片的可变位置进行控制的装置(10)，其特征在于，所述止动螺钉(45)附接到布置于凸缘构件(14)或涡轮壳体(3)内的孔(49)中。
7.根据权利要求6所述的用于对叶片的可变位置进行控制的装置，其特征在于，所述凸缘构件(14)和/或所述涡轮壳体(3)是铸造元件，并且，用于所述止动螺钉(45)的支座(47)整体地形成在所述铸造元件(14,3)中的一个中。
8.一种用于发动机的涡轮增压器，包括：
-涡轮(20)，所述涡轮(20)以可旋转方式安装在涡轮轴(65)上，
-压缩机叶轮(67)，所述压缩机叶轮(67)安装在压缩机轴(66)上，
-压缩机壳体(5)，所述压缩机壳体具有入口(19)和出口(21)，并封闭所述压缩机叶轮(67)，
-中央壳体(9)，所述中央壳体(9)包括轴承装置(69)，所述轴承装置(69)用于以可旋转方式支撑所述涡轮轴(65)和所述压缩机轴(66)，
-涡轮壳体(3)，所述涡轮壳体(3)包括入口(15)和出口(17)，所述涡轮壳体(3)中形成有涡壳(16)，所述涡壳(16)用于把来自所述发动机的排气经由流动通道(12)引导至所述涡轮(20)，
-凸缘构件(14)，所述凸缘构件(14)安装在所述中央壳体(9)和所述涡轮壳体(3)之间，其特征在于，所述涡轮增压器还包括根据权利要求1-7中的任一项所述的用于对所述流动通道(12)中的叶片(25)的可变位置进行控制的装置(10)。
9.一种发动机，其包括根据权利要求8所述的涡轮增压器。
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