CN103375197B - 可变涡轮/压缩机几何结构 - Google Patents

可变涡轮/压缩机几何结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于增压装置(2)尤其用于废气涡轮增压器的可变涡轮和/或压缩机几何结构(1)，其具有叶片支承环和经由叶片支承销(4)可旋转地安装于其中的引导叶片(5)，用于调节环(7)的控制空间(6)布置于叶片支承环(3)背向引导叶片(5)一侧，调节环调节引导叶片(5)的旋转位置，相应引导叶片(5)的引导叶片叶部(8)在它们背向关联的叶片支承销(4)的外侧面向定位成与叶片支承环(3)相对的盖盘(9)。本发明在该情形下的实质是，在盖盘(9)中在每种情况下设置有对准引导叶片(5)的叶片支承销(4)的通孔(10)，和/或在叶片支承环(3)和/或引导叶片(5)中，尤其在叶片支承销(4)中设置有至少一个通道(15,15’)，其使得能够实现控制空间(6)与布置有引导叶片叶部(8)的流动空间(14)之间的压力平衡。

Description

可变涡轮/压缩机几何结构
技术领域
本发明涉及一种用于增压装置（charging device）、尤其用于废气涡轮增压器的可变涡轮和/或压缩机几何结构。此外，本发明还涉及一种增压装置，尤其是废气涡轮增压器，其具有这种可变涡轮/压缩机几何结构。
背景技术
可变涡轮/压缩机几何结构用来调整内燃机的增压装置的性能。在该情形下增压装置的涡轮由内燃机产生的废气驱动，将如此获得的能量传递至增压装置的压缩机。通常，可变涡轮/压缩机几何结构在这种情况下用作调整增压装置。可变涡轮/压缩机几何结构是一种机构，依靠该几何结构，能够改变驱动涡轮的废气的截面。这尤其在低量驱动用废气的情况下是实用的，因为在该情形下通过降低截面能够提高增压装置的性能因而提高内燃机的性能。为了改变截面，可变涡轮/压缩机几何结构包括叶片支承环，引导叶片各自经由叶片支承销可旋转地安装在叶片支承环中。引导叶片的叶片支承销因而贯穿叶片支承环的对应开口，其中，引导叶片通常成环地布置在叶片支承环上。此处，相应引导叶片在它们背向叶片支承环的外侧面向盖盘，盖盘定位成与叶片支承环相对。引导叶片因而布置于叶片支承环和盖盘之间。为了调节相应引导叶片的旋转位置，设置有调节环，其经由关联的叶片支承销同时旋转相应引导叶片。此处，调节环布置于控制空间中，控制空间实际上定位于叶片支承环的背向引导叶片的一侧。相应叶片支承销的内部因而是布置于控制空间中。
从WO2010/082119A2可知一般的用于增压装置的可变涡轮几何结构，具有叶片支承环和经由叶片支承销可旋转地安装于叶片支承环中的引导叶片。此处，各个引导叶片在它们背向关联的叶片支承销的外侧面向盖盘，盖盘定位成与叶片支承环相对，在该情形下其是引导叶片壳体的一部分，其中，在盖盘中布置有减重凹陷。
公知可变涡轮/压缩机几何结构的问题在于，控制空间与布置有引导叶片叶部的流动空间之间存在的压差。存在于控制空间中的正压废气尤其会导致叶片支承销在轴向上加载有沿引导叶片的压力，由此，相应引导叶片还被轴向地推离叶片支承环。这尤其导致相应引导叶片的外侧被推动得抵靠盖盘。因而，当改变相应引导叶片的旋转位置时，除了加剧的磨损之外，还负面地影响引导叶片的反应特性或者滞后行为。
发明内容
本发明处理的问题是提供用于增压装置的（尤其废气涡轮增压器的）可变涡轮/压缩机几何结构的改善或者至少可选的实施例，其特征尤其在于改善的反应行为和降低的磨损。
根据本发明，该问题通过独立权利要求的主题解决。优选实施例是从属权利要求的主题。
本发明是基于这样的总体构思：建立控制空间与引导叶片的引导叶片叶部定位于其中的流动空间之间的压力平衡，和/或加载各个引导叶片以与控制空间中存在的正压力反向的压力，使得引导叶片的引导叶片叶部不再摩擦抵靠盖盘或者引导叶片壳体，由此，能够改善响应行为以及降低磨损。为此，根据本发明的用于增压装置、尤其用于废气涡轮增压器的可变涡轮和/或压缩机几何结构包括叶片支承环和经由叶片支承销可旋转地安装于叶片支承环中的引导叶片。同样地设置有用于调节环的控制空间，其布置于叶片支承环的背向引导叶片的一侧，所述调节环用于调节引导叶片的旋转位置。相应引导叶片在它们背向关联的叶片支承销的外侧面向盖盘，盖盘定位成与叶片支承环或者布置于此的引导壳体相对。根据本发明，通孔现在设置在盖盘中，在每种情况下对准引导叶片的叶片支承销，经由叶片支承销，与存在于控制空间的正压力反向的力能够施加在引导叶片上，这至少降低、优选整体消除了引导叶片之间的摩擦，更具体来说引导叶片叶部的外侧与盖盘之间的摩擦，由此能够显著降低该区域中的磨损，同时积极影响可变涡轮和/或压缩机几何结构的滞后行为。额外地或者可替换地，至少一个通道能够设置在叶片支承环中，其使得能够实现控制空间与布置有引导叶片的引导叶片叶部的流动空间之间的压力平衡，使得在该情形下不会产生将引导叶片上的引导叶片叶部推动得抵靠盖盘的力，由此能够实现降低磨损以及改善响应行为。此处，清楚的是，提到的两个实施例能够可替换地采用或者组合使用。利用根据本发明的可变涡轮和/或压缩机几何结构，能够有利地影响装备有例如这种废气涡轮增压器的增压装置的寿命和耐磨性。
在根据本发明方案的进一步优选设计中，盖盘中的通孔具有的直径小于叶片支承销，并且直接指向关联的引导叶片叶部的端面。基于此能够实现的是，抵抗控制空间中的正压力的力会直接施加在引导叶片上，基于此，能够促使引导叶片将引导叶片叶部提离盖盘。当控制空间中存在的正压力而不是反向力作用在引导叶片上时，该反向力至少有助于降低引导叶片叶部和盖盘之间的摩擦，由此相比于先前现有技术公知的实施例，同样地又能够降低磨损。
在根据本发明方案的进一步优选实施例中，控制空间和流动空间之间的至少一个通道布置成邻近叶片支承销。同样明显可想到的是设置多个这种通道，它们沿周向布置，例如均匀分布，以及尤其位于叶片支承销之间。多个这种通道防止尤其不利的流动影响，在特定条件下使用仅单个通道会发生这种不利的流动。
实用地，通道平行于尤其共轴于所述叶片支承销延伸，使得在该情形下设计了容纳叶片支承环中的叶片支承销的孔，其与叶片支承销有一间隙，基于此，其环绕叶片支承销，例如以圈状环绕。显然，通道还能够形成为叶片支承销上的轴向凹陷，其中，在叶片支承销的与控制空间相反的一侧，所述叶片支承环能够在关联的引导叶片根部下方具有凹陷。显然，这种凹陷或者铣磨部分还能够存在于引导叶片根部自身中，使得在该情形下整个通道优选在引导叶片中延伸。
本发明的进一步重要特征和优势将通过从属权利要求、附图以及借助附图的附图说明来获得。
应该理解的是，以上提到的以及下文仍将解释的特征不仅能够以提及的相应组合使用，还能够以其他组合使用或者单独使用，这并不脱离本发明的范围。
附图说明
本发明优选示范实施例示出于附图中并且通过以下说明详细解释，其中，相同附图标记指代相同或者类似功能的所有相同部件。
在每种情况下示意性示出：
图1是根据本发明第一实施例的可变涡轮和/或压缩机几何结构的部分示意图，
图2是另一实施例的可变涡轮和/或压缩机几何结构的不同视图，
图3是根据本发明设计的用于实现本发明的引导叶片以及可变涡轮/压缩机几何结构的部分示意图。
具体实施方式
根据图1至图3，用于增压装置2、尤其用于电动车辆中的废气涡轮增压器的可变涡轮和/或压缩机几何结构1包括叶片支承环3，引导叶片5经由叶片支承销4可旋转地安装在叶片支承环3中。同样设置有用于调节环7的控制空间6，调节环7用于调节引导叶片5的旋转位置，控制空间6布置于叶片支承环3的背向引导叶片5的一侧。另外，引导叶片5具有引导叶片叶部8，引导叶片叶部8在它们背向关联叶片支承销4的外侧面向盖盘9，盖盘定位成与叶片支承环3相对，盖盘9例如还能够设计为引导叶片壳体。引导叶片叶部8在该情形下布置于流动空间14中。
在可变涡轮和/或压缩机几何结构1的操作期间，例如高压的废气流向引导叶片叶部8，其中，高压同时至少部分地还存在于控制空间6中。如果控制空间6中的压力高于流动空间14，则会引起叶片支承销4上有朝盖盘9方向的轴向力11，从而在最不利的情况下会引起引导叶片叶部8抵靠盖盘9的摩擦，因而引起磨损增加或者显著恶化的滞后行为。基于该原因，本发明提出的是，在盖盘9中设置通孔10，通孔10在每种情况下对准引导叶片5的叶片支承销4，由此反向力12经由引导叶片叶部8施加在引导叶片销4上，基于此，能够至少降低、优选消除引导叶片叶部8在盖盘9上的该摩擦以及滞后。利用根据本发明在盖盘9中设置的通孔10，在盖盘9外部的流动空间13与引导叶片叶部8旋转于其中的流动空间14之间因而能够实现压力平衡。
盖盘9中的通孔10在该情形下通常具有的直径小于引导叶片销4，和/或直接指向关联的引导叶片叶部8的端面即外侧，由此，能够尤其有利地消除或者至少降低反向的力11和12。
额外地或者可替换上述方案地，至少一个通道15能够设置在叶片支承环3和/或引导叶片5中，尤其设置在其叶片支承销4中，其使得能够实现控制空间6和流动空间14之间的压力平衡。通道15能够例如布置成邻近叶片支承销4，这用例如图1的虚线示出，其中，明显还可想到的是，在用于叶片支承销4的各个通孔之间沿周向分布地设置有多个通道15。
在特殊实施例中，通道15能够设计为环状通道15’，并且在该形式中其环形地环绕叶片支承销4，其中，凹陷17于是能够设置在叶片支承环3中、位于关联的引导叶片根部16下方，这使得能够将环形通道15’和流动空间14连接。还可想到的是，通常，在引导叶片根部16的区域中设置铣磨部分18（见图3），其尤其正交于叶片支承销4和关联的引导叶片5延伸并且连接环形通道15’和流动空间14。理论上，还可想到的是，通道15的至少部分路径在引导叶片5内、尤其在叶片支承销4内，例如根据图3可以示意出该方案。在该情形下，通道15能够例如形成为轴向凹槽19或者整体在叶片支承销4内延伸，其中显然的是，需要提供与流动空间14的连接，这根据图2经由凹陷17实现，根据图3经由铣磨部分18实现。
利用根据本发明的可变涡轮和/或压缩机几何结构1，尤其此处设置的用于（平衡）通道15、15’的盖盘9中的通孔10，能够降低或者最对是整体消除引导叶片叶部8和盖盘9之间的摩擦力，由此，不仅能够降低磨损，而且还能够实现改善的响应行为。

Claims (6)

1.一种用于增压装置(2)的可变涡轮和/或压缩机的几何结构(1)，具有叶片支承环(3)和经由叶片支承销(4)可旋转地安装于所述叶片支承环中的引导叶片(5)，其中，
-用于调节环(7)的控制空间(6)布置于所述叶片支承环(3)的背向所述引导叶片(5)的一侧，所述调节环(7)用于调节所述引导叶片(5)的旋转位置，
-相应所述引导叶片(5)的引导叶片叶部(8)布置于所述叶片支承环(3)和盖盘(9)之间的流动空间(14)中，
其特征在于，
-在所述盖盘(9)中在每种情况下设置有对准所述引导叶片(5)的所述叶片支承销(4)的通孔(10)，
通道(15’)环形地设计并且环绕所述叶片支承销(4)，其中在所述叶片支承环(3)中，在关联的引导叶片根部(16)下方设置有凹陷(17)或在所述引导叶片根部(16)的区域中设置铣磨部分(18)，
所述通道使得能够实现所述控制空间(6)和所述流动空间(14)之间的压力平衡。
2.根据权利要求1所述的用于增压装置(2)的可变涡轮和/或压缩机的几何结构，其特征在于，
所述盖盘(9)是引导叶片壳体的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的用于增压装置(2)的可变涡轮和/或压缩机的几何结构，其特征在于，
所述通孔(10)具有的直径小于所述叶片支承销(4)，并且直接指向关联的所述引导叶片叶部(8)的端面。
4.根据权利要求3所述的用于增压装置(2)的可变涡轮和/或压缩机的几何结构，其特征在于，
在引导叶片根部(16)的区域中设置有铣磨部分(18)，所述铣磨部分(18)正交于关联的所述引导叶片(5)的所述叶片支承销(4)延伸。
5.根据权利要求3所述的用于增压装置(2)的可变涡轮和/或压缩机的几何结构，其特征在于，
所述通道(15’)至少部分地在所述引导叶片(5)中延伸，或在所述叶片支承销的区域中呈轴向凹槽(19)的形式。
6.一种增压装置(2)，其特征在于，具有根据前述任一项权利要求所述的用于增压装置(2)的可变涡轮和/或压缩机的几何结构(1)。
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