CN102725482A - 增压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆的增压装置(1),特别为废气涡轮增压器,其具有包括用于介质的至少一个流动导向叶片(5)的涡轮(2),其中所述流动导向叶片(5)通过装入到外壳部件(8)的凹部(7)中的支承轴(6)枢转地支撑在所述增压装置(1)的所述外壳部件(8)上。根据本发明,所述支承轴(6)和所述凹部(7)形成具有不同直径且沿轴向方向彼此分开的至少两个支承位置(17、18)。

Description

增压装置
技术领域
本发明涉及一种车辆的增压装置,特别是涡轮增压器,包括具有用于介质的至少一个流动导向叶片的涡轮,其中流动导向叶片通过装入到外壳部件的凹部中的支承轴枢转地安装在增压装置的外壳部件上。
背景技术
从现有技术中已知具有权利要求1前序部分的特征的增压装置。例如参考DE 1 004 766A1,DE 698 27 504T2和DE 102 62 006B4。增压装置例如是具有可变式或可调节式几何涡轮(BTG)的废气涡轮增压器。这种具有旋转安装的流动导向叶片的可变式几何涡轮在用于客车和商用车,特别是具有柴油内燃机的客车和商用车的现代内燃机中是现有技术。通过使用可变式几何涡轮,能够实现内燃机的响应特性的明显改进。通过可调节的流动导向叶片,能够改变涡轮的流动横截面。在过程中,流动横截面例如适应于内燃机和/或增压装置的操作状态,以便实现消耗量和排放物的减少。流动横截面的改变用于适应涡轮的抑制特性。为此目的,流动导向叶片旋转或枢转地紧固到外壳部件——该外壳部件还能够被称为支承盘。在此,目的在于将导向叶片安装为使得,在增压装置的使用期限期间,防止流动导向叶片的堵塞,从而确保易操作的调节。目前,流动导向叶片用于执行流动通过涡轮的废气流内的规定运动。这特别被设置在界限表面之间,这些界限表面例如至少部分地由外壳部件或支承盘和与外壳部件或支承盘相对定位的盖盘形成。流动导向叶片通过调节设备被致动,其中调节所需的力从增压装置的外壳外引入。流动导向叶片通过支承轴安装,其中支承轴接合在外壳部件的凹部中。从现有技术中已知的是,在支承轴的整个长度上使支承轴的直径恒定或者对支承轴设置收缩部,从而支承轴在该位置不与凹部的内壁接触。支承轴的操作的便利性能够通过这种方式被改进。然而,这种设计使得以铸造方法,特别地压力铸造方法制造流动导向叶片或制造支承轴变得困难。
发明内容
与此相比,具有权利要求1中所述特征的增压装置具有的优点在于,类似的和更为节省成本的制造是可能的,特别地,能够采用压力铸造方法,而不用提供对支承轴进行脱模所必须的滑动工具。根据本发明,这能够以如下方式实现:所述支承轴和所述凹部形成具有不同直径的且沿轴向方向彼此分开的至少两个支承位置。外壳部分的凹部以及支承轴优选地具有圆形横截面。它们共同形成所述至少两个支承位置。在此,提出支承位置和凹部的内壁最多在支承位置的区域中彼此邻接接触。通过这种方式,改进流动导向叶片或支承轴的操作的便利性,由于支承轴并非在其整个纵向范围与凹部的内壁邻接接触,而仅是在某些部分或区域中与凹部的内壁邻接接触,借助于其,减少抵抗调节扭矩的扭矩(旋转阻力)。在支承位置的区域中,支承轴的直径被称为轴直径,而凹部的直径被称为凹部直径。目前支承位置的轴直径和/或凹部直径是否彼此不同并不重要。不仅能够提出,轴直径在支承轴的整个长度上保持恒定而凹部直径变化,以便实现支承位置的不同直径,而且能够提出轴直径变化,而凹部直径保持恒定。同样,能够提出,轴直径以及凹部直径均变化。还可提出,支承轴在支承位置具有不同的轴直径和/或凹部在支承位置具有不同的凹部直径。特别地,当支承轴在支承位置具有不同的轴直径时,流动导向叶片或支承轴能够利用模制制造工艺制造,而无需例如为必须的磨削的再加工。在此,MIM或类似工艺为优选。有利地,具有不同直径的支承位置至少通过轴直径的变化而形成。通过这种方式,能够省去滑动工具,否则该滑动工具从制造所用的铸造模具对支承轴进行脱模是必须的。因此,压力铸造模具的制造由于支承轴的更好脱模性而能够更为简单地和/或更为节省成本地实施。代替MIM方法,还能够使用精密铸造方法等。由于这样制造的流动导向叶片或支承轴的低公差,避免支承轴的精加工或再加工操作。
本发明的进一步改进方案提出,具有较大直径的支承位置布置在面向流动导向叶片的一侧上。从流动导向叶片开始,支承位置的直径因而变小。特别地,当支承位置的不同直径通过不同的轴直径形成时,流动导向叶片或支承轴的脱模能够通过这种方式变得容易。
本发明的进一步改进方案提出,在支承位置之间,提供轴直径和/或凹部直径的连续变化。优选地,避免轴直径或凹部直径的急剧变化,以便将切口效应保持为尽可能小。由于急剧的直径变化,在相关的位置会发生局部应力集中,借助于其,该位置处的材料上的负载将会明显增大。为此原因,优选提供连续的直径变化。
本发明的进一步改进方案提出,在支承位置中的至少一个的区域中,凹部直径基本上对应于轴直径。这意味着,支承轴在该区域中直接安装在外壳部件上,即与外壳部件邻接接触。因而,不必为了形成支承位置而在支承轴与凹部的内壁之间设置额外的中间元件。有利地,轴直径略微小于凹部直径,以便通过支承轴使流动导向叶片的容易操作调节变为可能。
本发明的进一步改进方案提出,凹部被呈现为台阶凹部和/或呈现为具有恒定直径的凹部。在台阶凹部的情况下,凹部能够例如通过具有至少两个不同直径的孔而实现。因而存在台阶孔。然而,同样,凹部能够具有恒定直径,而支承位置的不同直径利用不同的轴直径实现。
本发明的进一步改进方案提出,支承轴被分配有至少一个支承元件。该支承元件布置在支承位置的区域中或被分配给支承位置,从而,支承元件能够至少共同形成支承位置。例如,支承元件能够呈现为环形元件,其被紧固到支承轴上或紧固到凹部中。通过这种环形元件,实现了凹部直径能够在凹部的整个长度上保持恒定,而支承位置的不同直径利用不同的轴直径实现。
本发明的进一步改进方案提出,支承元件力接合地、形状接合地和/或材料接合地紧固到支承轴。可替代地,支承元件同样能够被引入到外壳的凹部中,支承元件力接合地、形状接合地和/或材料接合地紧固到外壳的凹部中。
本发明的进一步改进方案提出,支承元件为用于支承轴的调节设备的一部分,从而,调节设备至少在某些区域中与处于支承轴和凹部互相作用,以便形成支承位置。例如,支承元件为调节设备的调节杆的一部分。该调节杆被用于将扭矩施加到支承轴上因而调节流动导向叶片。在此,目前提出,支承元件至少在某些区域中接合支承轴并同时接合在凹部中。通过这种方式,凹部直径反过来能够保持恒定,并且能够存在不同的轴直径,以便形成支承位置的不同直径。
本发明的进一步改进方案提出,支承轴和导向叶片被制造成共同部件,特别地通过压力铸造方法制造。当支承轴从流动导向叶片开始具有递减的轴直径时,这种过程极为优选。在此情况下,在制造部件期间能够省去用于脱模的滑动模具,从而,共同部件的制造以及用于制造部件的压力铸造模具的供应实现起来更容易且更为节省成本。
附图说明
在下文中,通过附图中所示示例性实施例更为详细地解释本发明,而不对本发明进行任何限制。附图显示:
图1是增压装置的横截面图,
图2是从现有技术中已知的第一实施例中的流动导向叶片和支承轴,
图3是从现有技术中已知的第二实施例中的流动导向叶片和支承轴,
图4是根据本发明的第一实施例中的流动导向叶片和支承轴,以及
图5是根据本发明的第二实施例中的流动导向叶片和支承轴。
具体实施方式
图1显示了具有涡轮2,特别是废气涡轮的增压装置1,涡轮2包括涡轮叶轮3。涡轮叶轮3通过可调节叶片系统4承受径向入流,来自涡轮叶轮3的流出轴向地发生(在图1中向右)。可调节叶片系统4包括至少一个流动导向叶片5,该流动导向叶片5布置在流到涡轮叶轮3上的废气的流动路径中。流动导向叶片5通过支承轴6枢转地安装。为此,支承轴6装入到外壳部件8的凹部7中,外壳部件8是涡轮2的外壳9的一部分。外壳部件8例如是增压装置1的支承盘10。与支承盘10相对,设置盖盘11。流动导向叶片5布置在支承盘10与盖盘11之间。为了调节流动导向叶片,支承盘10与盖盘11之间的足够间隔是必须的。为了确保这种情况,间隔件12被额外地设置在支承盘10与盖盘11之间。流动导向叶片5距支承盘10以及距盖盘11优选地具有较小间隔,以便通过这种方式实现流动导向叶片5的可靠和易操作调节。
在支承轴6的远离流动导向叶片5的一侧上,调节设备13被设置并以旋转固定的方式连接到支承轴6。通过调节设备13,扭矩能够被施加到支承轴6,因而流动导向叶片5能够被调节。通过调节流动导向叶片5,涡轮叶轮3的入流角能够对应于分配给增压装置1的内燃机(未示出)的负载状态被调节。因而,例如,在内燃机的低负载的情况下,其中布置有流动导向叶片5的流动通道14中的流动横截面能够被减少。以这种方式,尽管通过增压装置1或涡轮2的废气质量流动很低,涡轮叶轮3的入流速度仍足够高,以便驱动涡轮叶轮3。相应地,在内燃机的高负载情况下,流动通道14的流动横截面被增大,这同样意味着高的废气质量流,从而,涡轮2不会产生不必要高的流动阻力或压力损失,包含在废气中的能量有利地用于驱动涡轮叶轮3。由废气驱动的涡轮叶轮3反过来例如通过轴15驱动增压装置1的压缩器叶轮(未示出)。
图2显示从现有技术中已知的流动导向叶片5和支承轴6的第一实施例。如在上文已经描述,支承轴6旋转地安装在外壳部件8或支承盘10的凹部7中。在该实施例中,凹部7具有恒定的凹部直径d1,支承轴6具有恒定的支承轴直径d2。在此,提出支承轴直径基本上对应于凹部直径或略微小于,从而通过支承轴6确保流动导向叶片5的易操作调节。
图3显示从现有技术中已知的流动导向叶片5和支承轴6的第二实施例。在此情况下,同样,支承轴6安装在外壳部件8的凹部7中。如同图2中所示的示例性实施例中,凹部直径d1是恒定的。轴直径d2也基本是恒定的。然而,支承轴6在一区域中具有收缩部16,从而直径在此被减少(在图3中由虚线表示)。通过这种方式,存在第一支承位置17和第二支承位置18,支承轴6在第一支承位置17和第二支承位置18与凹部7的内壁邻接接触。通过这种方式,由于支承轴6在凹部7的内壁上的支撑面积减少,因而能够减少支承轴的旋转阻力,即扭矩,其抵抗用于调节流动导向叶片5的调节扭矩。
图4显示根据本发明的流动导向叶片5和支承轴6的第一实施例。明显的是,正如图3的示例性实施例中,存在两个支承位置17和18。然而,与所述示例性实施例形成对比,支承位置17和18具有不同的直径。在此,直径例如能够由如下直径限定,支承轴6通过该直径与凹部7的内壁形成邻接接触以形成支承位置17和18。简言之,支承位置17和18的直径能够被表现成支承位置17和18的区域中的轴直径。可替代地,直径还能够被限定成轴直径和凹部直径的平均值。
在此所示的实施例中,凹部7为台阶凹部19或者台阶孔。这能够容易地制造,通过实施两个具有不同直径的钻孔操作。提出支承轴6在第一支承位置17——其位于支承轴6的面向流动导向叶片5的一侧上——的区域中比在第二支承位置18的区域中具有更大直径。因而,存在台阶支承轴6以及台阶凹部7,其共同形成支承位置17和18。在此,提出流动导向叶片5和支承轴6被制造成共同部件20。在这方面,具有从流动导向叶片5开始渐减的直径的支承轴6的台阶实施例是有利的:通过使支承轴6的直径成台阶状,在不必提供滑块的情况下,可以容易地将流动导向叶片5和支承轴6从压力铸造模具进行脱模。特别是,在脱模期间不会发生支承轴6的损坏,从而不需要再加工(例如精密车削和/或磨削)。在第一支承位置17的区域中,凹部具有凹部直径d1,支承轴6具有轴直径d2。在第二支承位置18的区域中,存在凹部直径d’1和轴直径d’2。在此,d’1<d1且d’2<d2适用。
通过支承盘10,最初实现流动导向叶片5的安装。支承盘10在面向流动导向叶片5的一侧上承受热废气,因而用作流动通道14(涡轮空间)的单侧界限。支承盘10连同流动导向叶片5和盖盘11的轮廓形成涡轮2的喷嘴几何形状。与此共同地,因而支承盘10对涡轮2的效率高度负责。
图5显示根据本发明的流动导向叶片5和支承轴6的第二实施例。在此,这些部件大体上如同图4的实施例类似地构造,从而在这方面参照图4。然而,与图4的实施例形成对比,凹部7不具有台阶,即不是台阶凹部19。相反,凹部7具有恒定的直径d1。因此在较小轴直径d’2的区域中布置有支承元件21,该支承元件21补偿轴直径d’2与凹部直径d1之间的差异。支承元件21例如为环形元件,即为环状。环形元件的内径在此情况下基本上对应于轴直径,而外径对应于凹部直径。在此,在所有情况下能够提供内和/外直径的偏差,以便确保流动导向叶片5的易操作调节。支承元件21能够被紧固在支承轴6上或紧固在凹部7中。在此所示的示例性实施例中,支承元件21被挤压在支承轴6上,即与支承轴6力接合地或摩擦接合地连接。支承元件21是调节设备13的部分,因而操作地连接到调节杆22。为了调节流动导向叶片5,调节杆22被致动,通过调节杆22,扭矩被施加到支承轴6上,这造成流动导向叶片5的调节。
通过图4和图5描述的流动导向叶片5和支承轴6的示例性实施例在制造方面具有如上所述的优点,这是因为它们能够被容易地制造成共同部件20。然而,支承位置17和18的不同直径导致在调节流动导向叶片5期间旋转阻力的明显减少。因此,其中轴直径保持恒定而凹部直径从流动导向叶片5开始变得更大的实施例同样是有利的。第二支承位置18的区域中轴直径和凹部直径之间的差异在此情况下反过来能够被支承元件21补偿。

Claims (9)

1.一种车辆的增压装置(1),特别为废气涡轮增压器,具有包括用于介质的至少一个流动导向叶片(5)的涡轮(2),其中所述流动导向叶片(5)通过装入到外壳部件(8)的凹部(7)中的支承轴(6)枢转地安装在所述增压装置(1)的所述外壳部件(8)上,其特征在于,所述支承轴(6)和所述凹部(7)形成具有不同直径且沿轴向方向彼此分开的至少两个支承位置(17、18)。
2.根据权利要求1所述的增压装置,其特征在于,具有较大直径的所述支承位置(17、18)布置在面对所述流动导向叶片(5)的一侧上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的增压装置,其特征在于,在所述支承位置(17、18)之间,提供轴直径和/或凹部直径的连续变化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的增压装置,其特征在于,在所述支承位置(17、18)的至少一个的区域中,凹部直径基本上对应于轴直径。
5.根据前述权利要求中任一项所述的增压装置,其特征在于,所述凹部(7)被呈现为台阶凹部(19)或呈现为具有恒定直径的凹部(7)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的增压装置,其特征在于,所述支承轴(6)被分配有至少一个支承元件(21)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的增压装置,其特征在于,所述支撑元件(21)力接合地、形状接合地和/或材料接合地紧固到所述支承轴(6)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的增压装置,其特征在于,所述支承元件(21)为用于所述支承轴(6)的调节设备(13)的一部分,从而,所述调节设备(13)至少在某些区域中与处于所述凹部(7)的所述支承轴(6)互相作用,以便形成所述支承位置(17、18)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的增压装置,其特征在于,所述支承轴(6)和所述导向叶片(5)被制造成共同部件(20),特别地通过压力铸造方法制造。
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