CN110617291A - 尤其是用于废气涡轮增压器的可变涡轮机几何结构的碟簧 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其是用于废气涡轮增压器的可变涡轮机几何结构的碟簧(1)。所述碟簧(1)包括环形基体(2)，其中心纵向轴线(M)限定所述基体(2)的轴向(A)。所述基体(2)的在包含所述中心纵向轴线(M)的侧廓平面(P)中的侧廓(3)具有波形轮廓(4)，其具有一径向内侧最小值和一径向外侧最小值(9a，9b)并且具有布置在两个最小值(9a，9b)之间的一中间最大值(10)。所述波形轮廓从径向内侧端点(5a)延伸到径向外侧端点(5b)，其中所述径向内侧端点(5a)在所述轴向(A)上相对于所述径向外侧端点(5b)成偏移布置。

Description

尤其是用于废气涡轮增压器的可变涡轮机几何结构的碟簧
技术领域
本发明涉及一种尤其是用于废气涡轮增压器的可变涡轮机几何结构的碟簧。
背景技术
废气涡轮增压器的可变涡轮机几何结构的碟簧通常实现两个功能：一方面，它们用作隔热罩，以便相对于可变涡轮几何结构的运动学情况屏蔽在废气涡轮增压器中的工作期间产生的废热。此外，可变涡轮机几何结构的特定部件可以借助于碟簧而被预张紧。
例如从DE102008032808A1和WO2009/092678A1中可知这种传统碟簧。
这种传统碟簧的缺点在于，由于废气涡轮增压器中通常非常高的工作温度高达850℃，碟簧会弛豫，因此尤其是因为它们在安装状态通常具有非常高的张力水平，所以可能发生塑性变形。此外，通常在废气涡轮增压器中仅有很小的安装空间，这导致弹碟簧的较短弹簧挠度和高硬度。
发明内容
本发明的目的是指出碟簧的研发中的新路径，尤其是用于废气涡轮增压器的可变涡轮机几何结构。尤其是，提供了一种上述缺点不再出现或仅以显著减小的形式出现的碟簧。
该目的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。
因此，本发明的基本思想是使碟簧的轮廓具有两个最小值和一中间最大值的波形，使得轮廓具有大的曲率半径。以这种方式，与传统碟簧相比，该碟簧的弹性可变形区域被扩大。碟簧中的不期望的操作引起的弛豫效应可以以这种方式最小化或甚至完全防止，而没有伴随着硬度的下降或弹簧挠度的增加。
根据本发明的尤其是用于废气涡轮增压器的可变涡轮机几何结构的碟簧包括环形基体，其中心纵向轴线限定所述基体的轴向。所述基体的在包含中心纵向轴线的侧廓平面中的侧廓具有波形轮廓，其具有一径向内侧最小值和一径向外侧最小值，并且具有布置在两个最小值之间的一中间最大值。这种情况下的轮廓关于垂直于轴向的径向从径向内侧端点延伸到径向外侧端点。径向内侧端点布置成在轴向上相对于径向外侧端点偏移。
根据优选实施例，所述基体在侧廓中具有第一转向点和第二转向点，均布置在垂直于轴向而延伸的共同平面中。与本实施例相关的几何结构允许实施特别大的曲率半径，于是可以抵消碟簧塑性变形的弛豫区域的形成。
优选地，两个转向点并且进而所述共同平面布置在径向外侧端点关于轴向的高度处。该变型使得最大化可弹性变形区域成为可能。
根据有利的进一步扩展，所述侧廓包括径向内侧侧廓区段和径向外侧侧廓区段，所述径向内侧侧廓区段由所述径向内侧端点径向向内限定，所述径向外侧侧廓区段由所述径向外侧端点径向向外限定。在该进一步扩展中，所述径向外侧侧廓区段和所述径向内侧侧廓区段彼此成一定距离布置。在这种情况下，所述径向外侧侧廓区段的轮廓是所述径向内侧侧廓区段关于镜像轴线的镜像，所述镜像轴线布置在两个侧廓区段之间并且平行于基体的中心纵向轴线而延伸。在这种情况下，径向外侧侧廓区段的轮廓布置成在轴向上偏离径向内侧侧廓区段的轮廓。该变型还使得可以扩大可弹性变形区域。
特别优选地，径向内侧侧廓区段和径向外侧侧廓区段相对于彼此布置成沿轴向与径向内侧端点和径向外侧端点偏移相同的量。该度量从而使得碟簧的弹性可变形区域的增加。
有利地，径向内侧侧廓区段由第二转向点径向向外限定。
特别优选地，径向内侧最小值布置在径向内侧侧廓区段中，并且径向外侧最小值布置在径向外侧侧廓区段中。尤其地，径向内侧最小值可以径向向外限定径向内侧侧廓区段。该度量从而使得波形轮廓中的特别大的曲率半径。
根据有利的进一步扩展，径向内侧侧廓区段借助于过渡侧廓区段而越过至径向外侧侧廓区段，在所述过渡侧廓区段中布置有在最小值之间设置的中间最大值。以这种方式构造的碟簧可以通过使用金属板层作为起始材料的简单成形工艺来生产。
有利地，两个侧廓区段(即，径向内侧侧廓区段和径向外侧侧廓区段)，每个侧廓区段连续且无弯曲地进入所述过渡侧廓区段。以这种方式构造的碟簧具有特别高的弹簧常数，并且从而具有特别高的硬度。
根据有利的进一步扩展，所述径向内侧侧廓区段在所述第二转向点处邻接所述过渡侧廓区段。作为替代或补充，在该进一步扩展中，所述径向外侧侧廓区段在第三转向点处邻接所述过渡侧廓区段。
根据有利的进一步扩展，所述第三转向点关于所述轴向布置成相对于布置有第一转向点和第二转向点的共同平面偏移。
特别优选地，所述侧廓构造成为连续的，尤其是不形成台阶，和/或无弯曲的。以这种方式构造的碟簧具有特别高的弹簧常数。
本发明还涉及一种用于废气涡轮增压器的可变涡轮机几何结构。根据本发明的可变涡轮机几何结构包括轴承壳，在所述轴承壳上布置有先前描述的碟簧。因此，先前说明的碟簧的优点也转移到根据本发明的可变涡轮机几何结构。
本发明还涉及一种包括涡轮机的废气涡轮增压器，包括压缩机并且包括前面提到的可变涡轮机几何结构。因此，先前说明的碟簧的优点也适用于根据本发明的废气涡轮增压器。
本发明的其他重要特征和优点可从从属权利要求、附图和参考附图进行附图的相关描述中获得。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，先前提及并将在下文中进一步解释的特征不仅可以以相应给定的组合使用，而且可以以其他组合或单独使用。
附图说明
在附图中示出了本发明的优选示例性实施例，并且将在以下描述中对其进行详细说明，其中相同的附图标记涉及相同或相似或功能相同的部件。
在附图中，分别示意性地：
图1以横向截面图示出了根据本发明的碟簧的示例，
图2以侧视图示出了图1的碟簧。
具体实施方式
图1以横向截面图示出了根据本发明的碟簧1的示例。碟簧1包括环形基体2，基体2可以通过金属板模制形成。基体2的轴向A由基体2的中心纵向轴线M限定。基体2沿周向U延伸，周向U垂直于中心纵向轴线M因此进而也沿轴向A延伸，并且与通口相邻。径向R垂直于中心纵向轴线M延伸，因此也垂直于轴向A并垂直于周向U延伸。
图2示出了基体2的在包括中心纵向轴线M的侧廓平面P中的侧廓3。因此，侧廓3具有波形轮廓4，其从径向内侧端点5a延伸到径向外侧端点5b。在这种情况下，径向内侧端点5a布置成相对于径向外侧端点5b沿轴向A偏移。基体2的侧廓3优选地是连续的，尤其是不形成台阶，并且也是无弯曲的。
根据图1，基体2在侧廓3中具有第一转向点6a和第二转向点6b，均布置在共同平面E中，共同平面E又垂直于轴向A延伸。共同平面E与侧廓平面P正交地相交。关于轴向A，两个转向点6a，6b以及进而共同平面E布置在径向外侧端点5b的高度处。
根据图2，基体2的侧廓3具有由内侧端点5a径向向内限定的径向内侧侧廓区段8a、以及由外侧端点5b径向向外限定的径向外侧侧廓区段8b。径向内侧侧廓区段8a借助于过渡侧廓区段8c越过至径向外侧侧廓区段8b，即，径向内侧侧廓区段8a和径向外侧侧廓区段8b沿径向彼此成一定距离布置。在这种情况下，径向内侧侧廓区段8a和径向外侧侧廓区段8b连续且无弯曲地进入过渡侧廓区段8c。径向外侧侧廓区段8b的轮廓4是径向内侧侧廓区段8a关于镜像轴线S的镜像，所述镜像轴线S平行于基体2的中心纵向轴线M，在两个侧廓区段之间延伸。
如图2中清楚地表明的，径向外侧侧廓区段8b的轮廓4在轴向A上相对于径向内侧侧廓区段8a的轮廓4偏移。在这种情况下，径向内侧侧廓区段8a和径向外侧侧廓区段8b相对于彼此布置成沿轴向与内侧端点5a和外侧端点5b偏移相同的量Δh。径向内侧侧廓区段8a在第二转向点6b处邻接过渡侧廓区段8c。径向外侧侧廓区段8b在与第一转向点6a和第二转向点6b不同的第三转向点6c处邻接过渡侧廓区段8c。第三转向点6c向内限定了径向外侧侧廓区段8b。径向内侧侧廓区段8a由第二转向点6b径向向外限定。
从图2中可以看出，第三转向点6c关于轴向A布置成相对于布置有第一转向点6a和第二转向点6b的共同平面E偏移。
从图2中还可以看出，基体2的侧廓具有径向内侧最小值9a和径向外侧最小值9b，以及布置在这两个最小值9a，9b之间的中间最大值10。径向内侧最小值9a布置在径向内侧侧廓区段8a中，并且径向外侧最小值10b布置在径向外侧侧廓区段8b中。中间最大值10布置在过渡侧廓区段8c中。
在图2的示例中，轮廓4在两个转向点6a，6b之间具有预定的曲率半径r。沿轴向A测量到的径向内侧最小值9a到平面E的距离y是曲率半径r的四分之一，即y＝0.25r。沿径向R测量到的径向内侧端点5a和径向内侧端最小值9a之间的距离x遵循以下关系：x＝r+2*Δh。

Claims (14)

1.一种尤其是用于废气涡轮增压器的可变涡轮机几何结构的碟簧(1)，
-包括环形基体(2)，其中心纵向轴线(M)限定所述基体(2)的轴向(A)，
-其中，所述基体(2)的在包含所述中心纵向轴线(M)的侧廓平面(P)中的侧廓(3)具有波形轮廓(4)，其具有一径向内侧最小值和一径向外侧最小值(9a，9b)并且具有布置在两个最小值(9a，9b)之间的一中间最大值(10)，所述波形轮廓从径向内侧端点(5a)延伸到径向外侧端点(5b)，其中所述径向内侧端点(5a)在所述轴向(A)上相对于所述径向外侧端点(5b)成偏移布置。
2.根据权利要求1所述的碟簧，
其特征在于
所述基体(2)在所述侧廓(3)中具有第一转向点和第二转向点(6a，6b)，均布置在垂直于所述轴向(A)延伸的共同平面(E)中。
3.根据权利要求2所述的碟簧，
其特征在于
所述两个转向点(6a，6b)并且进而所述共同平面(E)布置在所述径向外侧端点(5b)关于所述轴向(A)的高度处。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的碟簧，
其特征在于
-所述侧廓(3)包括径向内侧侧廓区段(8a)和径向外侧侧廓区段(8b)，所述径向内侧侧廓区段(8a)由所述径向内侧端点(5a)径向向内限定，所述径向外侧侧廓区段(8b)由所述径向外侧端点(5b)径向向外限定并且与所述径向内侧侧廓区段(8a)相距一定距离，
-所述径向外侧侧廓区段(8b)的轮廓(4)是所述径向内侧侧廓区段(8a)关于镜像轴线(S)的镜像，所述镜像轴线(S)平行于所述基体(2)的所述中心纵向轴线(M)在两个侧廓区段(8a，8b)之间延伸，其中所述径向外侧侧廓区段(8b)的所述轮廓(4)布置成在所述轴向(A)上偏离所述径向内侧侧廓区段(8a)的轮廓(4)。
5.根据权利要求4所述的碟簧，
其特征在于
所述径向内侧侧廓区段和所述径向外侧侧廓区段(8a，8b)相对于彼此布置成沿轴向(A)与所述径向内侧端点和所述径向外侧端点(5a，5b)偏移相同的量(Δh)。
6.根据权利要求4或5所述的碟簧，
其特征在于
所述径向内侧侧廓区段(8a)由所述第二转向点(6a)径向向外限定。
7.根据前述权利要求中任一项所述的碟簧，
其特征在于
所述径向内侧最小值(9a)布置在所述径向内侧侧廓区段(8a)中，并且所述径向外侧最小值(9b)布置在所述径向外侧侧廓区段(8b)中。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的碟簧，
其特征在于
所述径向内侧侧廓区段(8a)借助于布置有所述中间最大值(10)的过渡侧廓区段(8c)而越过至所述径向外侧侧廓区段(8b)。
9.根据权利要求8所述的碟簧，
其特征在于
所述两个侧廓区段(8a，8b)各自连续地并且无弯曲地进入所述过渡侧廓区段(8c)。
10.根据权利要求8或9所述的碟簧，
其特征在于
-所述径向内侧侧廓区段(8a)在所述第二转向点(6b)处邻接所述过渡侧廓区段(8c)；和/或
-所述径向外侧侧廓区段(8b)在第三转向点(6c)处邻接所述过渡侧廓区段(6b)。
11.根据权利要求10所述的碟簧，
其特征在于
所述第三转向点(6c)关于所述轴向(A)布置成相对于布置有所述第一转向点和第二转向点(6a，6b)的共同平面(E)偏移。
12.根据前述权利要求中任一项所述的碟簧，
其特征在于
所述碟簧(21)的侧廓(3)构造成连续的，尤其是不形成台阶，和/或无弯曲的。
13.一种用于废气涡轮增压器的可变涡轮机几何结构，
-包括轴承壳，
-包括布置在所述轴承壳上的根据前述权利要求中任一项所述的碟簧(1)。
14.一种用于机动车辆的内燃机的废气涡轮增压器，
-包括压缩机并且包括涡轮机，
-具有根据权利要求14所述的可变涡轮机几何结构。
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