DE102004044703A1

DE102004044703A1 - Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004044703A1
Application number: DE200410044703
Authority: DE
Inventors: Dikran-Can Dipl.-Ing. Magzalci; Thomas Dipl.-Ing. Reske; Frank Dipl.-Ing. Wucherpfennig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem Turbinengehäuse (10), einem Lagergehäuse (12), einem Leitschaufelträger (16), einem Strömungskanalbauteil (14), welches einen Abschnitt eines Strömungskanals in einer Turbine des Abgasturboladers ausbildet, und Leitschaufeln (18), welche in einem zwischen Strömungskanalbauteil (14) und Leitschaufelträger (16) ausgebildeten Ringkanal (20) schwenkbar angeordnet sind. Hierbei ist zum Befestigen des Leitschaufelträgers (16) und des Strömungskanalbauteils (14) am Lagergehäuse (12) wenigstens eine Dehnschraube (24) vorgesehen, welche durch das Strömungskanalbauteil (14) und den Leitschaufelträger (16) hindurch- und in das Lagergehäuse (12) hineingreift und über wenigstens einen vorbestimmten Abschnitt einen Dehnschaft (25) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem Turbinengehäuse, einem Lagergehäuse, einem Leitschaufelträger, einem Strömungskanalbauteil, welches einen Abschnitt eines Strömungskanals in einer Turbine des Abgasturboladers ausbildet, und Leitschaufeln, welche in einem zwischen Strömungskanalbauteil und Leitschaufelträger ausgebildeten Ringkanal schwenkbar angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 100 11 441 C2 ist ein Abgasturbolader bekannt, bei dem ein separates Strömungskanalbauteil, welches auch als Trompete bezeichnet wird, einen Strömungskanal mit ringförmigem Turbinenmantel im Turbinengehäuse ausbildet.

Aus der JP61268804 ist eine Abgasturbine eines Abgasturboladers mit variabler Turbinengeometrie bekannt, wobei zur Vermeidung von Vibrationen der Leitschaufeln diese bzgl. Leitschaufel-Schwenkachsen radial versetzet bzw. beabstandet angeordnet sind. Die Leitschaufeln sind von einem Leitschaufelträger getragen, welcher mittels Schrauben an einem Lagergehäuse befestigt ist. Ein Strömungskanal für Abgas wird in der Abgasturbine vollständig von dem Turbinengehäuse ausgebildet. Dies erfordert eine hohe Genauigkeit bei der Herstellung des Turbinengehäuse, damit freie Enden der Leitschaufeln einerseits eng genug an einer Wandung des Turbinengehäuses anliegen, um entsprechend abzudichten, andererseits aber nicht zu fest am Turbinengehäuse anliegen, da sonst die Gefahr besteht, dass ein Verstellmechanismus für die Leitschaufeln blockiert wird. Zusätzlich verschärft sich dieses Problem durch Temperaturausdehnungen bei dem Turbinengehäuse und dem Leitschaufelträger.

Um diese Problematik der Temperaturausdehnung mit der Gefahr der Verklemmung zwischen Leitschaufeln und Turbinengehäuse zu entschärfen, wurde in der US 4 804 316 vorgeschlagen, den Leitschaufelträger mittels einer Schraube, die durch eine Distanzhülse greift, an demjenigen Teil des Turbinengehäuses anzuschrauben, welcher zusammen mit dem Leitschaufelträger einen Ringkanal für die Leitschaufeln ausbildet.

Aus der DE 199 61 613 A1 ist eine Abgasturbine eines Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine mit variabler Turbinengeometrie bekannt, wobei Leitschaufeln an einer von einer Verstelleinrichtung abgewandten Seite mit einer Stiftlagerung versehen sind. Dies soll eine beidseitige Leitschaufellagerung schaffen, was zu einer erhöhten Stabilität und verminderten Vibrationen bei den Leitschaufeln führen soll.

Aus der JP 10-103070 ist es bekannt, ein Befestigungselement für den Leitschaufelträger am Turbinengehäuse und eine Distanzhülse zwischen Leitschaufelträger und Strömungskanalbauteil derart auszubilden, dass beide in axialer Richtung nahezu dieselbe thermische Ausdehnung aufweisen. Dies soll ein verklemmen der verschwenkbaren Leitschaufeln in dem Ringkanal aufgrund von thermischer Längenänderung vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufbau und eine Montage eines Abgasturboladers bei gleichzeitig verbesserter Funktionsfähigkeit bzgl. Gasdichtheit an kritischen Stellen zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Abgasturbolader der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Dazu ist es bei einem Abgasturbolader der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum Befestigen des Leitschaufelträgers und des Strömungskanalbauteils am Lagergehäuse wenigstens eine Dehnschraube vorgesehen ist, welche durch das Strömungskanalbauteil und den Leitschaufelträger hindurch und in das Lagergehäuse hinein greift und über wenigstens einen vorbestimmten Abschnitt einen Dehnschaft aufweist.

Dies hat den Vorteil, dass thermische Ausdehnungen der verschiedenen Werkstoffe im betriebswarmen Temperaturbereich durch die Dehnschraube ausgeglichen werden, wobei durch den Einsatz von Dehnschrauben die Vorspannung der Befestigung erhöht werden kann und die Vorspannung der Befestigung des Leitschaufelträgers und des Strömungskanalbauteils am Lagergehäuse trotz thermischer Ausdehnung der beteiligten Bauteile ausreichend bleibt.

Um die Passung sicher zu stellen ist jeder Dehnschraube eine Distanzhülse zugeordnet, welche zwischen dem Leitschaufelträger und dem Strömungskanalbauteil im Ringkanal angeordnet ist und durch welche die Dehnschraube greift, wobei die Distanzhülse einstückig mit dem Leitschaufelträger ausgebildet ist.

Beispielsweise sind drei Dehnschrauben vorgesehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers in schematischer, perspektivischer, teilweise geschnittener Ansicht.
Die aus der einzigen Fig. ersichtliche, bevorzugte Ausführungsform eines ertindungsgemäßen Abgasturboladers für eine Brennkraftmaschine umfasst ein Turbinengehäuse 10, ein Turbinenrad 11, ein Lagergehäuse 12, ein Strömungskanalbauteil 14, welches auch als Trompete, Konturhülse oder Kartusche bezeichnet wird, und einen Leitschaufelträger 16, an dem Leitschaufeln 18 verschwenkbar in einem Ringkanal 20, welcher zwischen dem Strömungskanalbauteil 14 und dem Leitschaufelträger 16 ausgebildet ist, angeordnet sind. An dem Leitschaufelträger 16 ist ferner ein Verstellring 22 angeordnet, welcher alle am Leitschaufelträger 16 angeordneten Leitschaufeln 18 kollektiv verschwenkt. Zwischen dem Leitschaufelträger 16 und dem Strömungskanalbauteil 14 ist wenigstens eine Distanzhülse 26 angeordnet, welche eine Breite des Ringkanals 20 bestimmt.
Eine Dehnschraube 24 greift durch das Strömungskanalbauteil 14, jeweils eine Distanzhülse 26 und den Leitschaufelträger 16 hindurch in das Lagergehäuse 12 hinein und befestigt auf diese Weise das Strömungskanalbauteil 14 und den Leitschaufelträger 16 am Lagergehäuse 12. Die auch als 'VTG-Modul" bezeichnete Kombination aus Leitschaufelträger 16 und Verstellring 22 wird beispielsweise mit drei Schrauben am Lagergehäuse 12 verschraubt, wobei dementsprechend drei Distanzhülsen 26 vorgesehen sind.
Die Dehnschraube weist einen Dehnschaft 25 auf. Mittels dieses Dehnschaftes kann eine Vorspannung der Befestigung des VTG-Moduls am Lagergehäuse 12 erhöht und es können dadurch Spannungsverluste dieser Befestigung aufgrund von thermischer Ausdehnung ausgeglichen werden.
Die Distanzhülsen 26 sind einstückig mit dem Leitschaufelträger 16 ausgebildet, so dass diese bei der Montage nicht separat auf die Schrauben 24 aufgefädelt werden müssen. Außerdem ist die Toleranzkette minimiert und damit die mögliche Fertigungsgenauigkeit erhöht. Dies erzielt weiterhin eine verbesserte Regelbarkeit des Abgasturboladers und einen erhöhten Wirkungsgrad.
Das VTG-Modul bleibt auch unter hohen thermischen Einflüssen mit ausreichender Vorspannung mit dem Lagergehäuse verschraubt. Um eine Passung sicherzustellen wird die Distanzhülse in den Leitschaufelträger integriert.

Claims

Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem Turbinengehäuse (10), einem Lagergehäuse (12), einem Leitschaufelträger (16), einem Strömungskanalbauteil (14), welches einen Abschnitt eines Strömungskanals in einer Turbine des Abgasturboladers ausbildet, und Leitschaufeln (18), welche in einem zwischen Strömungskanalbauteil (14) und Leitschaufelträger (16) ausgebildeten Ringkanal (20) schwenkbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Befestigen des Leitschaufelträgers (16) und des Strömungskanalbauteils (14) am Lagergehäuse (12) wenigstens eine Dehnschraube (24) vorgesehen ist, welche durch das Strömungskanalbauteil (14) und den Leitschaufelträger (16) hindurch und in das Lagergehäuse (12) hinein greift und über wenigstens einen vorbestimmten Abschnitt einen Dehnschaft (25) aufweist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Dehnschraube (24) eine Distanzhülse (26) zugeordnet ist, welche zwischen dem Leitschaufelträger (16) und dem Strömungskanalbauteil (14) im Ringkanal (20) angeordnet ist und durch welche die Dehnschraube (24) greift, wobei die Distanzhülse (26) einstückig mit dem Leitschaufelträger (16) ausgebildet ist.
Abgasturbolader nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei Dehnschrauben (24) vorgesehen sind.