DE102008049005B4

DE102008049005B4 - loader

Info

Publication number: DE102008049005B4
Application number: DE102008049005.9A
Authority: DE
Inventors: Jasmin Hauser; Florian Rentz; Hartmut Weiss
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: DE102008049005A1

Abstract

Ladeeinrichtung, insbesondere ein Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, mit einer variablen Turbinengeometrie (1), die in einem Leitschaufelträger (2) drehbar gelagerte Leitschaufeln (3) aufweist, wobei zur Verstellung der Leitschaufeln (3) ein Verstellring (5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,- dass am Verstellring (5) wenigstens eine Kontur (6) vorgesehen ist, welche in zumindest eine leitschaufelträgerseitige oder lagergehäuseseitige Ausnehmung (7) eingreift,- dass die Kontur (6) und die Ausnehmung (7) derart miteinander zusammenwirken, dass eine Verstellbewegung des Verstellrings (5) relativ zum Leitschaufelträger (2) begrenzt ist,- dass die wenigstens eine Kontur (6) als in Axialrichtung des Verstellrings (5) abstehende Lasche ausgebildet und mittels eines Stanz- bzw. Umformvorgangs hergestellt ist.Charging device, in particular an exhaust gas turbocharger for a motor vehicle, with a variable turbine geometry (1), in a guide vane (2) rotatably mounted vanes (3), wherein for adjusting the guide vanes (3) an adjusting ring (5) is provided, characterized in that - at least one contour (6) is provided on the adjusting ring (5), which engages in at least one guide vane-side or bearing-housing-side recess (7), - that the contour (6) and the recess (7) interact with one another such that an adjusting movement the adjusting ring (5) is limited relative to the guide blade carrier (2), - that the at least one contour (6) as in the axial direction of the adjusting ring (5) protruding tab is formed and produced by means of a stamping or forming operation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen, mit einer derartigen Ladeeinrichtung ausgestatteten Verbrennungsmotor.The present invention relates to a charging device, in particular an exhaust gas turbocharger for a motor vehicle, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a combustion engine equipped with such a charging device.

In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend Abgasturbolader mit sogenannten variablen Turbinengeometrien eingesetzt, bei welchen die Leistungsabgabe und das Ansprechverhalten an unterschiedliche Betriebsbedingungen (zum Beispiel Lastwechsel) angepasst werden können. Um das zu erreichen, befinden sich verstellbare, nicht rotierende Leitschaufeln im Turbineneintritt oder im Turbinengehäuse, die üblicherweise zusammen in einem Schaufellagerring gelagert sind.In modern motor vehicles, exhaust gas turbochargers with so-called variable turbine geometries are increasingly used, in which the power output and the response to different operating conditions (for example, load changes) can be adjusted. To achieve this, there are adjustable, non-rotating vanes in the turbine inlet or in the turbine housing, which are usually stored together in a blade bearing ring.

Aus der DE 10 2007 007 199 A1 ist eine Ladeeinrichtung mit einer variablen Turbinengeometrie bekannt, die in einem Leitschaufelträger drehbar gelagerte Leitschaufeln aufweist, wobei zur Verstellung der Leitschaufeln ein Verstellring vorgesehen ist. Am Verstellring ist dabei in Umfangsrichtung gerichtetes Langloch vorgesehen, in welchem ein fest mit dem Schaufellagerring verbundener Stift geführt ist, so dass durch das Zusammenwirken des Stiftes und des Langlochs eine Verstellbewegung des Verstellrings relativ zum Leitschaufelträger begrenzt ist.From the DE 10 2007 007 199 A1 a charging device with a variable turbine geometry is known, which has rotatably mounted guide vanes in a guide vane, wherein for adjusting the vanes, an adjusting ring is provided. At the adjusting ring directed in the circumferential direction slot is provided, in which a fixedly connected to the blade bearing ring pin is guided so that an adjustment of the adjusting ring is limited relative to the guide blade carrier by the interaction of the pin and the slot.

Aus der EP 1 564 380 A 1 ist ebenfalls eine Ladeeinrichtung mit einer variablen Turbinengeometrie bekannt, die in einem Leitschaufelträger drehbar gelagerte Leitschaufeln aufweist.From the EP 1 564 380 A 1, there is also known a variable geometry turbine loader having vanes rotatably mounted in a vane support.

Aus der DE 197 31 715 A1 ist ein Turbolader mit veränderlicher Düse bekannt.From the DE 197 31 715 A1 is known a variable nozzle turbocharger.

Generell stellt sich bei Ladeeinrichtung mit variablen Turbinengeometrien das Problem, einen minimalen sowie einen maximalen Volumenstrom exakt einstellen zu können. Dafür werden üblicherweise so genannte Zylinderstifte als Endanschläge verwendet. Dabei müssen an den entsprechenden Bauteilen, z. Bsp. an einem Lagergehäuse, Bohrungen für die Zylinderstifte vorgesehen werden, bevor die variable Turbinengeometrie mit dem Lager- und einem Turbinengehäuse montiert wird, was zur Folge hat, dass alle Montagetoleranzen und Fertigungsungenauigkeiten eine negative Auswirkung auf den Mindestabstand der Leitschaufeln zueinander haben. Daneben ist auch die Forderung nach einem Manipulationsschutz der variablen Turbinengeometrie von großer Bedeutung, welcher zur Zeit nur mit großem Aufwand zu realisieren ist. Durch die Manipulation der variablen Turbinengeometrie kann nämlich eine Steigerung der Motorleistung erreicht werden, wobei jedoch stets die Gefahr besteht, dass die Belastung einzelner Komponenten so stark ansteigt, dass die Ladeeinrichtung insgesamt versagt. Bei einem Versagensfall muss jedoch eine entsprechende Manipulation zur Abwehr von Schadensersatzansprüchen nachgewiesen! werden.In general, loading equipment with variable turbine geometries presents the problem of being able to precisely set a minimum as well as a maximum volume flow. Usually so-called cylindrical pins are used as end stops. It must be attached to the corresponding components, eg. For example, on a bearing housing, bores may be provided for the dowel pins before the variable turbine geometry is assembled with the bearing and turbine casings, with the result that all assembly tolerances and manufacturing inaccuracies have a negative effect on the minimum distance of the vanes from one another. In addition, the requirement for a manipulation protection of the variable turbine geometry is of great importance, which is currently only possible with great effort. Namely, by manipulating the variable turbine geometry, an increase in engine output can be achieved, but there is always a risk that the load on individual components increases so much that the charging device fails altogether. In the case of a failure, however, a corresponding manipulation to ward off claims for damages must be proved! become.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Ladeeinrichtung der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere nur schwer zu manipulieren ist.The present invention addresses the problem of providing a charging device of the generic type, an improved embodiment, which is particularly difficult to manipulate.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer variablen Turbinengeometrie einer Ladeeinrichtung, an einem Verstellring eine Kontur vorzusehen, welche in zumindest eine leitschaufelträgerseitige oder lagergehäuseseitige Ausnehmung derart eingreift, dass eine Verstellbewegung des Verstellrings relativ zum Leitschaufelträger begrenzt ist. In dem Leitschaufelträger sind dabei üblicherweise drehbar gelagerte Leitschaufeln angeordnet, wobei der Verstellring zur Verstellung der Leitschaufeln dient. Eine Realisierung eines derartigen Endanschlags mittels der verstellringseitigen Konturen, welche in die leitschaufelträgerseitigen oder lagergehäuseseitigen Ausnehmungen eingreifen, bietet den großen Vorteil, dass die üblicherweise großen Montagetoleranzen nunmehr äußerst gering sind, da nur noch zwei Bauteile, nämlich der Verstellring und der Leitschaufelträger, aufeinander abgestimmt werden müssen. Darüber hinaus sind ein derartiger Leitschaufelträger sowie ein zugehöriger Verstellring für eine Vielzahl von Ladeeinrichtungen anwendbar, da keine speziellen Bezüge zu einem Lagergehäuse oder sonstigen Komponenten der Ladeeinrichtung bestehen. Von besonderem Vorteil ist jedoch, dass eine unerwünschte Manipulation der variablen Turbinengeometrie deutlich erschwert und insbesondere auch leichter nachgewiesen werden kann. Zur Manipulation müsste nämlich die gesamte Ladeeinrichtung aus einem Kraftfahrzeug ausgebaut werden, was üblicherweise nicht ohne Demontagespuren, bspw. Kratzspuren, erfolgen kann. Darüber hinaus müsste die Ladeeinrichtung vollständig zerlegt werden, um die Manipulation zu ermöglichen, wobei eine anschließende Montage ohne Spezialwerkzeug und das Fachwissen des Herstellers nicht mehr erfolgen kann. Neben einem deutlich verbreiterten Anwendungsspektrum, welches ebenfalls zu einer Reduzierung der Herstellungskosten führt, können so auch Kostenreduktionen im Bereich geringerer Schadensersatzansprüche realisiert werden. Selbstverständlich kann die Ausnehmung auch in einem Leitschaufelkäfig vorgesehen sein.The invention is based on the general idea, with a variable turbine geometry of a charging device, to provide a contour on an adjusting ring which engages in at least one guide vane-side or bearing-housing-side recess such that an adjusting movement of the adjusting ring is limited relative to the vane carrier. In the guide vane support rotatably mounted vanes are usually arranged, wherein the adjusting serves to adjust the guide vanes. A realization of such an end stop by means of the Verstellringseitigen contours, which engage in the Leitschaufelträgerseitigen or bearing housing side recesses offers the great advantage that the usually large mounting tolerances are now extremely low, since only two components, namely the adjusting ring and the Leitschaufelträger be coordinated have to. In addition, such a vane carrier and an associated adjusting ring for a variety of charging devices are applicable because there are no special references to a bearing housing or other components of the charger. Of particular advantage, however, is that undesired manipulation of the variable turbine geometry is made considerably more difficult and in particular also easier to detect. For manipulation namely the entire charging device would have to be removed from a motor vehicle, which usually can not be done without disassembly traces, for example. Scratch marks. In addition, the loading device would have to be completely disassembled to allow manipulation, with subsequent assembly without special tools and the expertise of the manufacturer can no longer be done. In addition to a significantly broader range of applications, which also leads to a reduction in manufacturing costs, as well as cost reductions in the field of lower claims for damages can be realized. Of course, the recess may also be provided in a guide vane cage.

Erfindungsgemäß ist die wenigstens eine Kontur als in Axialrichtung des Verstellrings abstehende Lasche ausgebildet und mittels eines Stanz- bzw. Umformvorgangs hergestellt. Die Kontur kann demnach zusammen, dass heißt insbesondere gleichzeitig, mit dem Herstellvorgang des Verstellrings erzeugt werden und in einem Arbeitsschritt zusammen mit dem Verstellring hergestellt werden, so dass insbesondere für den Verstellring keine zusätzlichen Fertigungskosten anfallen. Durch die Herstellung der wenigstens einen Kontur mittels eines Stanz-Umformvorgangs, kann die Kontur darüber hinaus äußerst prozesssicher und genau hergestellt werden, ohne dass hierbei Montagetoleranzen eine Rolle spielen. According to the invention, the at least one contour is designed as a tab projecting in the axial direction of the adjusting ring and produced by means of a punching or forming process. Accordingly, the contour can be produced together, ie in particular simultaneously, with the production process of the adjusting ring and can be produced in one working step together with the adjusting ring, so that no additional production costs are incurred, in particular for the adjusting ring. Moreover, by producing the at least one contour by means of a stamping / forming process, the contour can be produced extremely reliably and accurately without the need for assembly tolerances.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,

1 eine erfindungsgemäße variable Turbinengeometrie einer Ladeeinrichtung,
2 einen Leitschaufelträger der variablen Turbinengeometrie,
3 einen Verstellring der variablen Turbinengeometrie.

Show, in each case schematically,

1 a variable turbine geometry of a charging device according to the invention,
2 a vane carrier of the variable turbine geometry,
3 an adjusting ring of the variable turbine geometry.

Entsprechend der 1, weist eine variable Turbinengeometrie 1, welche üblicherweise in einer nicht gezeigten Ladeeinrichtung, bspw. in einem Abgasturbolader, eingebaut ist, einen Leitschaufelträger 2 sowie drehbar daran gelagerte Leitschaufeln 3 auf. Die Leitschaufeln 3 durchdringen dabei den Leitschaufelträger 2 in axialer Richtung mit einem Schaufelzapfen und greifen auf ihrer den Leitschaufeln 3 abgewandten Seiten mit einem Schaufelhebel 4 in einen Verstellring 5 ein. Durch eine Verdrehbewegung des Verstellrings 5 relativ zum Schaufelträger 2, werden dabei die einzelnen Leitschaufeln 3 um ihre Schaufelzapfenachsen verdreht und dadurch Einfluss auf einen, einer Turbine der Ladeeinrichtung zuströmenden Gasstrom genommen.According to the 1 , has a variable turbine geometry 1 , which is usually installed in a charging device, not shown, for example. In an exhaust gas turbocharger, a guide vane 2 and rotatably mounted vanes 3 on. The vanes 3 penetrate the guide vane carrier 2 in the axial direction with a scoop and grip on their vanes 3 opposite sides with a blade lever 4 in an adjusting ring 5 one. By a twisting movement of the adjusting ring 5 relative to the blade carrier 2 , the individual vanes become thereby 3 twisted about their blade pivot axes and thereby influence on a gas stream flowing to a turbine of the charging device taken.

Erfindungsgemäß ist nun am Verstellring 5 wenigstens eine Kontur 6 vorgesehen, welche in zumindest eine leitschaufelträgerseitige oder lagergehäuseseitige Ausnehmung 7 eingreift, wobei die Kontur 6 und die Ausnehmung 7 derart miteinander zusammenwirken, dass eine Verstellbewegung des Verstellrings 5 relativ zum Leitschaufelträger 2 begrenzt ist. Die Ausnehmung 7 ist dabei insbesondere in 2 deutlich zu erkennen und ist danach in Umfangsrichtung des Leitschaufelträgers 2 orientiert. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, übernimmt dabei die Ausnehmung 7 zusätzlich eine Führung des Verstellrings 5 über die Kontur 6. Selbstverständlich kann dabei der Leitschaufelträger 2 als Schaufellagerring oder auch als Leitschaufelkäfig ausgebildet sein, so dass klar ist, dass die Ausnehmung auch in einem Leitschaufelkäfig angeordnet sein kann. Die wenigstens eine Kontur 6 ist dabei gemäß den 1 und 3 als in Axialrichtung des Verstellrings 5 abstehende Lasche ausgebildet und vorzugsweise mittels eine Stanz- bzw. Umformvorgangs und dadurch äußerst genau und kostengünstig hergestellt.According to the invention is now on the adjusting ring 5 at least one contour 6 provided, which in at least one Leitschaufelträgerseitige or bearing housing side recess 7 engages the contour 6 and the recess 7 cooperate with each other such that an adjusting movement of the adjusting ring 5 relative to the vane carrier 2 is limited. The recess 7 is in particular in 2 clearly visible and is thereafter in the circumferential direction of the vane carrier 2 oriented. In an advantageous embodiment of the solution according to the invention, takes over the recess 7 In addition, a guide of the adjusting ring 5 about the contour 6 , Of course, while the guide vane 2 be designed as a blade bearing ring or as a guide vane cage, so that it is clear that the recess can also be arranged in a guide vane cage. The at least one contour 6 is doing according to the 1 and 3 as in the axial direction of the adjusting ring 5 protruding tab formed and preferably produced by means of a stamping or forming process and thereby extremely accurate and inexpensive.

Dabei kann vorgesehen sein, dass lediglich eine Ausnehmung 7 sowie eine zugehörige Kontur 6 vorgesehen ist, oder dass bspw. zwei gegensinnig zueinander angeordnete Ausnehmungen 7 vorgesehen sind, in welche zwei korrespondierende verstellringseitige Konturen 6 eingreifen. Bei lediglich einer einzigen Ausnehmung 7, wird eine Verdrehbewegung in eine Richtung, vorzugsweise mittels eines zusätzlichen separaten Begrenzungselements, welches bspw. als Begrenzungsstift, ausgebildet ist, begrenzt. Gemäß der 3 sind dabei zwei als Laschen ausgebildete Konturen 6 gezeichnet, während bei dem Leitschaufelträger 2 gemäß der 2 lediglich eine zugehörige Ausnehmung 7 zeichnerisch dargestellt ist. Es ist somit denkbar, dass beide Konturen 6 in eine gemeinsame Ausnehmung 7 eingreifen oder aber in zwei getrennte Ausnehmungen 7, so dass der Leitschaufelträger 2 gemäß der 2 noch um eine weitere Ausnehmung 7 ergänzt werden müsste.It can be provided that only one recess 7 as well as an associated contour 6 is provided, or that, for example, two oppositely arranged mutually recesses 7 are provided, in which two corresponding Verstellringseitige contours 6 intervention. With only a single recess 7 , a rotational movement in one direction, preferably by means of an additional separate limiting element, which is formed, for example, as a limiting pin, limited. According to the 3 are two trained as tabs contours 6 drawn while at the vane carrier 2 according to the 2 only an associated recess 7 is shown in the drawing. It is thus conceivable that both contours 6 in a common recess 7 intervene or in two separate recesses 7 so that the vane carrier 2 according to the 2 yet another recess 7 would have to be supplemented.

Darüber hinaus kann zumindest eine kerbnagelartig ausgebildete Transportsicherung 8 vorgesehen sein, welche verhindert, dass die variable Turbinengeometrie während eines Transports und der Montage auseinander fällt. Die kerbnagelartig ausgebildeten Transportsicherungen 8 haben dabei einen radialen und axialen Freigang zum Verstellring 5, und zwar gerade so viel, dass der Verstellring 5 verliersicher gehalten ist. Sie übernehmen jedoch keinerlei Lagerungsfunktion. Die Transportsicherungen 8 sind dabei vorzugsweise im Leitschaufelträger 2 eingepresst.In addition, at least one notch-like trained transport lock 8th be provided, which prevents the variable turbine geometry during transport and assembly falls apart. The notched nailed transport locks 8th have a radial and axial clearance to the adjusting ring 5 , and just so much that the adjusting ring 5 is held captive. However, they do not take over any storage function. The transport locks 8th are preferably in the vane carrier 2 pressed.

Über eine weitere Verstiftung 9, kann eine Ausrichtung sowie eine Positionierung der variablen Turbinengeometrie 1 vorgenommen werden, so dass diese eine vorab genau definierte Stelle gegenüber einem nicht gezeigten Lagergehäuse der ebenfalls nicht gezeigten Ladeeinrichtung einnehmen kann. Eine Verstellbewegung des Verstellrings 5 erfolgt dabei üblicherweise über einen Verstellhebel 10, welcher mit einer nicht gezeigten Antriebseinrichtung, bspw. einer elektrischen Stelleinrichtung, wirkungsverbunden ist.About another pinning 9 , Alignment and positioning of the variable turbine geometry 1 be made so that they can assume a previously well-defined position relative to a bearing housing, not shown, the charging device, also not shown. An adjusting movement of the adjusting ring 5 usually takes place via an adjusting lever 10 , which with a drive device, not shown, for example. An electric actuator, is operatively connected.

Die erfindungsgemäße variable Turbinengeometrie 1 bietet folgende Vorteile:

- Entfall eines Großteils der bisher erforderlichen Fertigungstoleranzen,
- geringe Montagetoleranzen, da nur zwei Bauteile, nämlich der Verstellring 5 und der Leitschaufelträger 2 aufeinander abgestimmt werden müssen,
- einsetzbar in einer Vielzahl von Ladeeinrichtungen, da keinerlei Bezüge zu einem Lagergehäuse bestehen,
- deutliches Erschweren einer unerwünschten Manipulation sowie ein vereinfachter Nachweis eventuell trotzdem durchgeführter Manipulation und verbunden damit eine deutliche Kostenreduzierung durch geringere Schadensersatzansprüche.

The variable turbine geometry according to the invention 1 offers the following advantages:

- elimination of a large part of the previously required manufacturing tolerances,
- Low mounting tolerances, since only two components, namely the adjusting ring 5 and the vane carrier 2 have to be coordinated
usable in a multiplicity of charging devices, since there are no references to a bearing housing,
- Significant complication of unwanted manipulation and a simplified proof of possibly performed anyway manipulation and thus associated with a significant cost reduction due to lower claims for damages.

Claims

Charging device, in particular an exhaust gas turbocharger for a motor vehicle, with a variable turbine geometry (1), in a guide vane (2) rotatably mounted vanes (3), wherein for adjusting the guide vanes (3) an adjusting ring (5) is provided, characterized in that - at least one contour (6) is provided on the adjusting ring (5), which engages in at least one guide vane-side or bearing-housing-side recess (7), - that the contour (6) and the recess (7) interact with one another such that an adjusting movement the adjusting ring (5) is limited relative to the guide blade carrier (2), - that the at least one contour (6) as in the axial direction of the adjusting ring (5) protruding tab is formed and produced by means of a stamping or forming operation.

Charging after Claim 1 , characterized in that the guide blade carrier (2) is designed as a blade bearing ring or as a guide blade cage.

Charging after Claim 1 or 2 , characterized in that the at least one recess (7) extends in the circumferential direction and simultaneously guides the adjusting ring (5) over the at least one contour (6).

Charging device according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that two mutually opposing recesses (7) are provided, in the two corresponding Verstellringseitige contours (6) engage.

Charging device according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that only one recess (7) is provided, wherein a rotational movement in the opposite direction by means of a separate limiting element, in particular by means of a limiting pin is limited.

Charging device according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that at least one notch-like transport lock (8) is provided.

Internal combustion engine with a charging device according to one of Claims 1 to 6 ,