DE102009010997A1 - Charging device i.e. exhaust gas turbocharger, for motor vehicle, has turbine or compressor geometry comprising guide vanes and mounted in axial direction, where each vane has blade, pin and rim connected with one another as single-piece - Google Patents

Charging device i.e. exhaust gas turbocharger, for motor vehicle, has turbine or compressor geometry comprising guide vanes and mounted in axial direction, where each vane has blade, pin and rim connected with one another as single-piece Download PDF

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Martin Rauscher
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Abstract

The device has a variable turbine or compressor geometry (1) comprising guide vanes (3) supported at a vane bearing ring (2) in a rotatable manner and an adjusting ring (4) for adjusting the vanes. Each vane has a guide vane blade (5), a vane bearing pin and a toothed rim (8) that are connected with one another as a single-piece. The geometry is designed in such a manner that the geometry is assembled and mounted in an axial direction (14). The vanes and the adjusting ring are manufactured in a metal inject moulding process from ceramics, and the bearing ring is designed as rotating part. An independent claim is also included for a method for mounting a charging device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung, insbesondere einen Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, mit einer variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Montage einer derartigen Ladeeinrichtung.The The present invention relates to a charging device, in particular an exhaust gas turbocharger for a motor vehicle, with a variable turbine and / or compressor geometry according to the The preamble of claim 1. The invention also relates a method for assembling such a charging device.

Aus der DE 10 2004 023 210 A1 ist eine gattungsgemäße Ladeeinrichtung mit einer variablen Turbinengeometrie bekannt. Um sowohl einen Aufbau als auch eine Montage dieser Ladeeinrichtung zu vereinfachen, sind die Gleitlager zweiteilig ausgebildet, wobei ein erstes Teil eine erste seitliche Führungsscheibe sowie einen sich von dieser erhebenden Gleitlagerzapfen umfasst und ein zweites Teil eine auf den Gleichlagerzapfen an einem von der ersten seitlichen Führungsscheibe abgewandten Ende aufsteckbare zweite seitliche Führungsscheibe umfasst. Dies soll den Vorteil haben, das zunächst unabhängig von dem Verstellring die ersten Teile der Gleitlager am Leitschaufelträger montiert werden können und danach der Verstellring auf den Gleitlagern und abschließend die zweiten Teile der Gleitlager auf die jeweiligen ersten Teile der Gleitlager gesteckt werden können. Erst zum Abschluss der Montagearbeiten werden dann die beiden Teile der Gleitlager miteinander verschweißt.From the DE 10 2004 023 210 A1 is a generic charging device with a variable turbine geometry known. In order to simplify both a structure and an assembly of this charging device, the sliding bearings are formed in two parts, wherein a first part comprises a first lateral guide disc and an uplifting from this journal journals and a second part on the one journal bearing on one of the first lateral guide disc opposite end comprises attachable second lateral guide disc. This should have the advantage that initially the first parts of the sliding bearing can be mounted independently of the adjusting ring on the guide vane and then the adjusting ring on the plain bearings and finally the second parts of the plain bearings can be placed on the respective first parts of the plain bearings. Only at the conclusion of the assembly work then the two parts of the plain bearings are welded together.

Eine weitere Ladeeinrichtung mit einer variablen Turbinengeometrie ist bspw. aus der US 3,068,638 bekannt.Another charging device with a variable turbine geometry is, for example, from the US 3,068,638 known.

Variable Turbinengeometrien bei Ladeeinrichtungen finden zunehmend Verbreitung, da mit ihnen eine Leistung der Ladeeinrichtung flexibel und schnell anpassbar ist. Konstruktiv betrachtet sind derartige variable Turbinengeometrien jedoch zum Teil äußerst aufwendig zu fertigen, was insbesondere in der Tatsache begründet liegt, dass die Leitschaufeln zuerst mit ihrem Schaufellagerzapfen durch einen Schaufellagerring gesteckt und anschließend von der anderen Seite ein Verstellhebel mit dem freien Ende des Schaufellagerzapfens verbunden werden muss. Dieser Verstellhebel greift in korrespondierende Ausnehmungen an einem Verstellring ein und ermöglicht durch ein Verdrehen des Verstellrings ein vorzugsweise simultanes Verstellen sämtlicher Leitschaufeln.variable Turbine geometries in charging facilities are becoming increasingly widespread because with them a performance of the charging device flexible and fast is customizable. Structurally, such variable turbine geometries are However, sometimes extremely expensive to manufacture, which is due in particular to the fact that the vanes first with their shovel journal through a Blade bearing ring inserted and then from the other Side a lever with the free end of the vane journal must be connected. This lever engages in corresponding Recesses on an adjusting ring and allows by a rotation of the adjusting ring preferably a simultaneous adjustment all vanes.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Ladeeinrichtung der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch eine deutlich vereinfachte Montage und eine reduzierte Teileanzahl auszeichnet.The The present invention addresses the problem of for a charging device of the generic type Kind, an improved or at least an alternative embodiment which, in particular, should be clearly simplified Assembly and a reduced number of parts distinguishes.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively by the objects of the independent claims. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie einer Ladeeinrichtung derart auszubilden, dass sie bezüglich ihrer einzelnen Komponenten, das heißt insbesondere bezüglich eines Schaufellagerrings und daran bzw. darin gelagerten Leitschaufeln und bezüglich eines Verstellrings zum Verstellen der Leitschaufeln, aus lediglich einer axialen Richtung zusammensteckbar und damit montierbar ist. Die einzelnen Leitschaufeln sind dabei vorzugsweise einstückig ausgeführt und weisen demnach nicht wie bisher üblich, separate Verstellhebel auf, die erst in einem zusätzlichen Montageschritt an einem Schaufellagerzapfen der Leitschaufeln befestigt werden müssen. Durch die einstückig ausgebildeten Leitschaufeln kann somit eine deutliche Reduzierung der Teilevielfalt erreicht werden, wodurch insbesondere ein reduzierter Montageaufwand und geringere Lager- und Logistikkosten verbunden sind. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie derart, dass sie aus lediglich einer axialen Richtung zusammensteckbar und montierbar ist, wird auch die Montage bzw. eine entsprechende Demontage deutlich vereinfacht, da die variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie weder bei der Montage noch bei der Demontage verdreht bzw. ausgerichtet werden muss, um bspw. die einzelnen Leitschaufeln zu montieren. Die einstückig ausgebildeten Leitschaufeln ermöglichen ein Einstecken derselben in den Schaufellagerring von einer Seite her, wobei der zugehörige Verstellring zum Verstellen der Leitschaufeln aus derselben axialen Richtung aufgeschoben wird.The Invention is based on the general idea of a variable turbine and / or form compressor geometry of a charging device in such a way that they respect their individual components, that is in particular with respect to a vane bearing ring and thereto or stored therein vanes and with respect to a Adjustment ring for adjusting the vanes, only one axial direction can be plugged together and thus mounted. The individual vanes are preferably in one piece executed and thus do not show as usual, separate adjusting lever, the first in an additional Mounting step are attached to a vane journal of the vanes have to. By integrally formed vanes can thus achieve a significant reduction in the variety of parts be, which in particular a reduced assembly costs and lower storage and logistics costs are associated. By the invention Forming the turbine and / or compressor geometry such that they can be assembled and assembled from only one axial direction is, the assembly or a corresponding disassembly is clear simplified, since the variable turbine and / or compressor geometry neither rotated or aligned during assembly even during disassembly must be, for example, to assemble the individual vanes. The integrally formed guide vanes allow an insertion of the same in the blade bearing ring from one side ago, with the associated adjusting ring for adjusting the Guide vanes is pushed from the same axial direction.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, sind die Leitschaufeln im Metallspritzgussverfahren hergestellt oder aus Keramik ausgebildet. Das Metallpulverspritzgussverfahren erlaubt es, komplizierte und komplexe Geometrien mit ausgezeichneter Maßhaltigkeit und bester Wirtschaftlichkeit, insbesondere bei hohen Stückzahlen herzustellen. Darüber hinaus weisen derartig hergestellte Bauteile nahezu keinen Nachbearbeitungsaufwand auf, wodurch die Fertigung insgesamt kostengünstiger gestaltet werden kann. Als Rohmaterial beim Metallpulverspritzgussverfahren wird Metallpulver mit einem Bindemittel zu einem homogenen, spritzgießfähigen Granulat vermischt. Die anschließende Verarbeitung des Granulats erfolgt auf konventionellen Spritzgießmaschinen zum Grünling. Das Abschließen des Sinterns bei hohen Temperaturen sowie die anschließende Wärmebehandlung erlauben ein vielseitiges Einstellen von mechanischen Eigenschaften, wie bspw. Härte, Festigkeit oder Zähigkeit. Denkbar ist hierbei auch eine alternative Ausbildung der erfindungsgemäßen Leitschaufeln aus Keramik, welche insbesondere mittels Keramikpulverspritzgussverfahren hergestellt werden. Das keramische Spritzgießen bietet dabei ähnliche Vorteile hinsichtlich der Maßgenauigkeit und der Stückkosten, wie das Metallpulverspritzgussverfahren. Darüber hinaus können mittels keramischen Spritzgussverfahren hergestellte Leitschaufeln bei hohen Temperaturen, insbesondere auch bei Ottomotoren, eingesetzt werden.In an advantageous embodiment of the solution according to the invention, the guide vanes are produced in the metal injection molding process or formed of ceramic. The metal powder injection molding process makes it possible to produce complex and complex geometries with excellent dimensional stability and best economy, especially in high volumes. In addition, such manufactured components have almost no reworking effort, whereby the manufacturing can be made more cost-effective overall. As a raw material in the metal powder injection molding process, metal powder is mixed with a binder to a homogeneous, injection-moldable granules. The subsequent processing of the granules is carried out on conventional injection molding machines to green. The completion of the sintering at high temperatures and the subsequent heat treatment allow a versatile adjustment of mechanical properties, such as hardness, strength or toughness. Conceivable here is an alternative Ausbil tion of the guide vanes according to the invention made of ceramic, which are produced in particular by means of ceramic powder injection molding. The ceramic injection molding offers similar advantages in terms of dimensional accuracy and unit costs, such as the metal powder injection molding process. In addition, vanes produced by ceramic injection molding can be used at high temperatures, especially in gasoline engines.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawings and from the associated Description of the figures 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 it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave 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 in the drawings and will become more apparent in the following description explained, wherein the same reference numerals to the same or similar or functionally identical components relate.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,there show, in each case schematically,

1 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen variablen Turbinen- oder Verdichtergeometrie, 1 a possible embodiment of a variable turbine or compressor geometry according to the invention,

2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform, 2 a representation like in 1 but in another embodiment,

3 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen variablen Turbinen- oder Verdichtergeometrie, three a further possible embodiment of the variable turbine or compressor geometry according to the invention,

4 eine Schnittdarstellung im Bereich eines federvorgespannten Nockens zur axialen Fixierung einer zugehörigen Leitschaufel. 4 a sectional view in the region of a spring-biased cam for the axial fixation of an associated vane.

Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße variable Turbinen- oder Verdichtergeometrie 1 einen Schaufellagerring 2, eine daran drehbar gelagerte Leitschaufel 3 sowie einen Verstellring 4 zum Verstellen der Leitschaufeln 3 auf. Die Leitschaufel 3 ist somit radial zwischen dem innenliegenden Schaufellagerring 2 und dem außenliegenden Verstellring 4 gelagert, wobei ein Verdrehen des Verstellrings 4 gemäß den rechten Darstellungen in der 1 nicht nur ein Verdrehen eines Leitschaufelblatts 5 der Leitschaufel 3, sondern auch eine komplette translatorische Verstellbewegung der Leitschaufel 3 bewirkt. Selbstverständlich erfolgt dieselbe Verstell- bzw. Verdrehbewegung der Leitschaufel 3 bei einem Verdrehen des Schaufellagerrings 2. Gemäß der 1 ist dabei der Übersichtlichkeit halber lediglich eine Leitschaufel 3 dargestellt, wobei klar ist, dass zur Realisierung einer variablen Turbinen- oder Verdichtergeometrie 1 üblicherweise eine Vielzahl derartiger Leitschaufeln 3 vorgesehen sind. Wie der 1 weiter zu entnehmen ist, ist der Verstellring 4 mit einer Innenverzahnung 6 und der Schaufehlagerring 2 mit einer Außenverzahnung 7 versehen, welche bei mit einem Zahnkranz 8 der Leitschaufel 3 kämmen. Erfindungsgemäß umfasst dabei jede Leitschaufel 3 zumindest ein Leitschaufelblatt 5, einen Schaufellagerzapfen 9 (vgl. 2) sowie den Zahnkranz 8, die alle einstückig miteinander ausgebildet sind. Um die variable Turbinen- oder Verdichtergeometrie 1 darüber hinaus besonders einfach montieren zu können, ist diese derart ausgebildet, dass sie aus lediglich einer axialen Richtung zusammensteckbar und damit montierbar bzw. auch demontierbar ist. Dieses Merkmal kennzeichnet alle in den 1 bis 4 dargestellten variablen Turbinen- oder Verdichtergeometrien 1.According to the 1 , Has a variable turbine or compressor geometry according to the invention 1 a blade bearing ring 2 , a guide vane rotatably mounted thereon three and an adjusting ring 4 for adjusting the guide vanes three on. The vane three is thus radially between the inner blade bearing ring 2 and the outer adjusting ring 4 stored, wherein a rotation of the adjusting ring 4 according to the illustrations on the right 1 not just a twisting of a vane blade 5 the vane three , but also a complete translational adjustment of the vane three causes. Of course, the same adjustment or twisting movement of the guide vane takes place three upon rotation of the vane ring 2 , According to the 1 is the sake of clarity, only a vane three it being understood that to realize a variable turbine or compressor geometry 1 usually a plurality of such vanes three are provided. Again 1 can be seen further, is the adjusting ring 4 with an internal toothing 6 and the vane ring 2 with an external toothing 7 provided, which at with a sprocket 8th the vane three comb. According to the invention, each vane comprises three at least one vane blade 5 , a vane journal 9 (see. 2 ) and the ring gear 8th , which are all integrally formed with each other. Around the variable turbine or compressor geometry 1 In addition, to be able to assemble particularly easy, this is designed such that it can be plugged together from only one axial direction and thus mounted or disassembled. This feature identifies all in the 1 to 4 illustrated variable turbine or compressor geometries 1 ,

Betrachtet man die variable Turbinen- oder Verdichtergeometrie 1 gemäß der 1, so ist klar, dass diese für ihren Zusammenhalt über Stützkonturen an einem Gehäuse der Ladeeinrichtung, bspw. einem Lagergehäuse oder einem Turbinengehäuse, abgestützt sein muss.Consider the variable turbine or compressor geometry 1 according to the 1 , it is clear that this must be supported for their cohesion on supporting contours on a housing of the charging device, for example. A bearing housing or a turbine housing.

Betrachtet man im Vergleich zu der in der 1 gezeigten variablen Turbinen- oder Verdichtergeometrie 1 diejenige in 2, so fällt auf, dass bei dieser jede Leitschaufel 3 zusätzlich einen Lagerkragen 10 aufweist, der vorzugsweise ebenfalls einstückig mit dem Leitschaufelblatt 5, dem Schaufellagerzapfen 9 und dem Zahnkranz 8 ausgebildet ist. Der Übersichtlichkeit halber ist dabei in der 2 ebenfalls lediglich eine einzige Leitschaufel 3 gezeigt, wobei an dieser gut erkennbar ist, dass diese über den zugehörigen Lagerkragen 10 und zusätzlich über den Schaufellagerzapfen 9 im Schaufellagerring 2 gelagert ist. Zusätzlich weist die variable Turbinen- oder Verdichtergeometrie 1 gemäß der 2 eine Deckscheibe 11 auf, welche zusammen mit dem Schaufellagerring 2 eine Lagerausnehmung 12 für den Lagerkragen 10 der daran gelagerten Leitschaufel 3 bildet. Im Vergleich zu der Ausführungsform nach der 1 ist somit die Leitschaufel 3 im Schaufellagerring 2 nach der 2 an zwei Stellen gelagert, nämlich einerseits am Lagerkragen 10 und andererseits am Schaufellagerzapfen 9. Eine Verstellung der Leitschaufeln 3, dass heißt nach der Ausführungsform der 2 eine Verdrehung der Leitschaufeln 3, erfolgt ebenfalls über einen Verstellring 4, welcher mit seiner Innenverzahnung 6 in die Verzahnung am Zahnkranz 8 der Leitschaufel 3 eingreift. Um dabei eine möglichst leichtgängige Lagerung des Verstellrings 4 erreichen zu können, ist dieser über ein Kugellager am Schaufellagerring 2 gelagert, wobei alternativ auch denkbar ist, dass hierfür ein Rollen- oder ein Wälzlager vorgesehen ist. Zur Realisierung des dargestellten Kugellagers weist dabei der Verstellring 4 eine außen liegende Umfangsnut auf, während der Schaufellagerring 2 eine derartige innen liegende Umfangsnut aufweist, in welchen die Kugeln 13 des Kugellagers geführt sind. Als Material für die Kugeln 13 bzw. das gesamte Kugel-/Rollen-/Gleitlager können bspw. Keramik, Stahl oder auch Nickelbasislegierungen zum Einsatz kommen. Denkbar ist auch eine hydrodynamische Lagerung.Considered compared to that in the 1 shown variable turbine or compressor geometry 1 the one in 2 , it stands out that at this every vane three in addition a bearing collar 10 preferably also integrally with the vane blade 5 , the vane journal 9 and the sprocket 8th is trained. The sake of clarity is in the 2 also only a single vane three shown, which is easily recognizable that this over the associated bearing collar 10 and additionally over the vane journal 9 in the vane bearing ring 2 is stored. In addition, the variable turbine or compressor geometry 1 according to the 2 a cover disk 11 on which together with the blade bearing ring 2 a bearing recess 12 for the camp collar 10 the bearing thereon vane three forms. Compared to the embodiment of the 1 is thus the vane three in the vane bearing ring 2 after 2 stored in two places, namely on the one hand on the bearing collar 10 and on the other hand at the vane journal 9 , An adjustment of the vanes three that is, according to the embodiment of the 2 a rotation of the vanes three , also takes place via an adjusting ring 4 , which with its internal toothing 6 in the teeth on the sprocket 8th the vane three intervenes. In order to be as smooth as possible storage of the adjusting ring 4 To be able to reach this one is over Ball bearing on the blade bearing ring 2 stored, it being alternatively also conceivable that a roller or a roller bearing is provided for this purpose. For the realization of the illustrated ball bearing has the adjusting ring 4 an outer circumferential groove, while the blade bearing ring 2 has such an inner circumferential groove, in which the balls 13 of the ball bearing are guided. As material for the balls 13 or the entire ball / roller / plain bearings can be used, for example, ceramic, steel or nickel-based alloys. Also conceivable is a hydrodynamic bearing.

Bei den Gemäß den 1 und 2 gezeigten variablen Turbinen- oder Verdichtergeometrien kann die Innenverzahnung 6 und/oder die Außenverzahnung 7 voll umfänglich oder lediglich an bestimmten Kreissegmentabschnitten angeordnet sein, wobei die Verzahnungen 6 und 7 sowie der Zahnkranz 8 evolventische, zykloidische oder kerbartige Zähne aufweisen können. Selbstverständlich ist anstelle der Verzahnungen 6, 7 und des Zahnkranzes 8 auch ein entsprechender Reibschluss denkbar, wobei die gezeichneten Verzahnungen 6, 7, 8 eine höhere Stellsicherheit ermöglichen und weniger schmutzanfällig sind.At the According to the 1 and 2 shown variable turbine or compressor geometries, the internal teeth 6 and / or the external teeth 7 be fully circumferentially or only be arranged on certain circular segment sections, wherein the teeth 6 and 7 as well as the sprocket 8th may have involute, cycloidal or notched teeth. Of course, instead of the gears 6 . 7 and the sprocket 8th Also, a corresponding frictional engagement conceivable, wherein the drawn teeth 6 . 7 . 8th enable a higher stability and less susceptible to dirt.

Sowohl der variablen Turbinen- oder Verdichtergeometrie 1 nach der 1 als auch derjenige nach der 2, ist gemeinsam, dass beide aus einer axialen Richtung montierbar sind, wobei die axiale Montagerichtung in beiden Figuren mit den Pfeil 14 bezeichnet ist.Both the variable turbine or compressor geometry 1 after 1 as well as the one after the 2 , is common that both are mountable from an axial direction, wherein the axial mounting direction in both figures with the arrow 14 is designated.

Bei der variablen Turbinen- oder Verdichtergeometrie 1 nach der 3 ist ein innen liegender Verstellring 4 vorgesehen, welcher mit einer Außenverzahnung 7' mit dem Zahnkranz 8 der Leitschaufel 3 kämmt. Die Leitschaufel 3 ist in diesem Fall über ihren Schaufellagerzapfen 9 und über einen Lagerkragen 10 im Schaufellagerring 2 drehbar gelagert. Generell gilt hierbei, dass die Zähneanzahl an der Innenverzahnung 6, der Außenverzahnung 7, 7' und am Zahnkranz 8 durch eine Anzahl der Leitschaufeln 3 ganzzahlig teilbar sein muss, damit sämtliche Leitschaufeln 3 dieselbe Position zueinander einnehmen können.For the variable turbine or compressor geometry 1 after three is an internal adjusting ring 4 provided, which with an external toothing 7 ' with the sprocket 8th the vane three combs. The vane three is in this case over its vane journal 9 and over a collar 10 in the vane bearing ring 2 rotatably mounted. The general rule here is that the number of teeth on the internal teeth 6 , the external toothing 7 . 7 ' and on the sprocket 8th through a number of vanes three must be divisible integer, so that all vanes three can take the same position to each other.

Gemäß der 4 ist eine variable Turbinen- oder Verdichtergeometrie 1 gezeigt, bei welcher einer jeweiligen Leitschaufel 3 gegenüberliegend ein federbeaufschlagter Nocken 15 vorgesehen ist, der die Leitschaufel 3 in Richtung des Schaufellagerrings 2 vorspannt. Mittels dieses Nockens 15 kann insbesondere eine axiale Positionierung und das Einstellen eines Spaltspiels, das heißt das Einstellen eines Spiels zwischen der Leitschaufel 3 und einer gegenüberliegenden Wandung erfolgen.According to the 4 is a variable turbine or compressor geometry 1 shown in which a respective vane three opposite a spring-loaded cam 15 is provided, which is the vane three in the direction of the vane bearing ring 2 biases. By means of this cam 15 In particular, an axial positioning and the setting of a gap clearance, that is the setting of a game between the vane three and an opposite wall.

Generell können bei allen gezeigten Ausführungsformen die Leitschaufeln 3 im Metallspritzgussverfahren hergestellt oder geschmiedet sein, wobei alternativ auch vorstellbar ist, dass die Leitschaufeln 3 aus Keramik, insbesondere mittels eines keramischen Spritzgussverfahrens hergestellt werden. Demgegenüber ist der Schaufellagerring 2 üblicherweise als Blechteil, insbesondere als Biege-, Stanz- oder Drehteil ausgebildet. Analog zu den Leitschaufeln 3 kann auch der Verstellring 4 im Metallspritzgussverfahren hergestellt oder aus Keramik ausgebildet sein. Insbesondere die Ausbildung aus Keramik bietet dabei den großen Vorteil, dass derartige Leitschaufeln 3 bzw. Verstellringe 4 auch bei Ottomotoren, eingesetzt werden können.In general, in all embodiments shown, the guide vanes three be produced or forged by the metal injection molding process, wherein alternatively it is conceivable that the vanes three made of ceramic, in particular by means of a ceramic injection molding process. In contrast, the blade bearing ring 2 Usually designed as a sheet metal part, in particular as a bent, stamped or turned part. Analogous to the vanes three also the adjusting ring 4 manufactured by metal injection molding or be formed of ceramic. In particular, the training of ceramic offers the great advantage that such vanes three or adjusting rings 4 also in gasoline engines, can be used.

Durch die Tatsache, dass die erfindungsgemäße variable Turbinen- oder Verdichtergeometrie 1 aus lediglich einer axialen Richtung 14 montierbar und in entgegengesetzter Richtung demontierbar ist, können die Montage bzw. Demontage derselben deutlich vereinfacht und damit die Fertigungskosten reduziert werden. Durch die einstückige Ausbildung der Leitschaufeln 3, insbesondere mit Zahnkranz 8, Leitschaufelblatt 5, Lagerkragen 10 und Schaufellagerzapfen 9 kann darüber hinaus die Teilevielfalt reduziert werden, was ebenfalls zu einer Senkung der Herstellungskosten, insbesondere im Lager- und Logistikbereich, führt. Vor allem kann jedoch aber die separate und aufwendige Montage von Verstellhebeln, wie dies bei bisherigen variablen Turbinengeometrien Gang und Gäbe ist, entfallen.Due to the fact that the inventive variable turbine or compressor geometry 1 from only one axial direction 14 can be mounted and disassembled in the opposite direction, the assembly and disassembly of the same can be significantly simplified and thus the manufacturing cost can be reduced. Due to the integral formation of the vanes three , in particular with sprocket 8th , Vane blade 5 , Bearing collar 10 and vane trunnions 9 In addition, the variety of parts can be reduced, which also leads to a reduction in manufacturing costs, especially in the storage and logistics area. Above all, however, the separate and expensive assembly of adjusting levers, as is the case with previous variable turbine geometries Gang and Gäbe omitted.

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  • - DE 102004023210 A1 [0002] DE 102004023210 A1 [0002]
  • - US 3068638 [0003] - US 3068638 [0003]

Claims (13)

Ladeeinrichtung, insbesondere ein Abgasturbolader für ein Kraftfahrzeug, mit einer variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1), umfassend einen Schaufellagerring (2) mit drehbar daran/darin gelagerten Leitschaufeln (3) und einen Verstellring (4) zum Verstellen der Leitschaufeln (3), dadurch gekennzeichnet, – dass jede Leitschaufel (3) zumindest ein Leitschaufelblatt (5), einen Schaufellagerzapfen (9) und einen Zahnkranz (8) aufweist, die einstückig miteinander ausgebildet sind, – dass die variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1) derart ausgebildet ist, dass sie aus lediglich einer axialen Richtung (14) zusammensteckbar und montierbar ist.Charging device, in particular an exhaust gas turbocharger for a motor vehicle, with a variable turbine and / or compressor geometry ( 1 ) comprising a blade bearing ring ( 2 ) with guide vanes rotatably mounted thereon ( three ) and an adjusting ring ( 4 ) for adjusting the guide vanes ( three ), characterized in that - each vane ( three ) at least one vane blade ( 5 ), a vane journal ( 9 ) and a sprocket ( 8th ), which are integrally formed with each other, - that the variable turbine and / or compressor geometry ( 1 ) is formed such that it can be made from only one axial direction ( 14 ) can be plugged together and assembled. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1) derart ausgebildet ist, dass die Leitschaufeln (3) bei einem Verdrehen des Verstellringes (4) nicht nur eine Drehbewegung, sondern auch eine Translationsbewegung ausführen.Charging device according to claim 1, characterized in that the variable turbine and / or compressor geometry ( 1 ) is formed such that the guide vanes ( three ) with a rotation of the adjusting ring ( 4 ) perform not only a rotational movement, but also a translational movement. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufellagerring (2) eine Außenverzahnung (7) und der Verstellring (4) eine Innenverzahnung (6) aufweisen, die jeweils in den Zahnkranz (8) der dazwischen angeordneten Leitschaufeln (3) eingreifen.Charging device according to claim 1 or 2, characterized in that the blade bearing ring ( 2 ) an outer toothing ( 7 ) and the adjusting ring ( 4 ) an internal toothing ( 6 ), each in the sprocket ( 8th ) of the intermediate vanes ( three ) intervene. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1) über Stützkonturen eines Gehäuses der Ladeeinrichtung abgestützt ist.Charging device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the variable turbine and / or compressor geometry ( 1 ) is supported via support contours of a housing of the charging device. Ladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leitschaufel (3) zusätzlich einen Lagerkragen (10) aufweist, der ebenfalls einstückig mit dem Leitschaufelblatt (5), dem Schaufellagerzapfen (9) und dem Zahnkranz (8) ausgebildet ist.Charging device according to claim 1, characterized in that each vane ( three ) additionally a bearing collar ( 10 ), which is also integral with the vane blade ( 5 ), the vane journal ( 9 ) and the sprocket ( 8th ) is trained. Ladeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leitschaufel (3) über den zugehörigen Lagerkragen (10) und den Schaufellagerzapfen (2) im Schaufellagerring (2) gelagert ist.Charging device according to claim 5, characterized in that each vane ( three ) over the associated bearing collar ( 10 ) and the vane journal ( 2 ) in the blade bearing ring ( 2 ) is stored. Ladeeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1) zusätzlich eine Deckscheibe (11) aufweist, welche zusammen mit dem Schaufellagerring (2) Lagerausnehmungen (12) für den jeweiligen Lagerkragen (10) der daran gelagerten Leitschaufeln (3) bildet.Charging device according to claim 5 or 6, characterized in that the variable turbine and / or compressor geometry ( 1 ) additionally a cover disc ( 11 ), which together with the blade bearing ring ( 2 ) Bearing recesses ( 12 ) for the respective bearing collar ( 10 ) of the guide vanes ( three ). Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellring (4) über ein Kugellager, ein Rollenlager oder ein Wälzlager am Schaufellagerring (2) gelagert ist.Charging device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the adjusting ring ( 4 ) via a ball bearing, a roller bearing or a roller bearing on the blade bearing ring ( 2 ) is stored. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (3) auf einer dem Schaufellagerring (2) gegenüberliegenden Seite über federbeaufschlagte Nocken (15) in Richtung des Schaufellagerrings (2) vorgespannt sind.Charging device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the guide vanes ( three ) on a blade bearing ring ( 2 ) opposite side via spring-loaded cams ( 15 ) in the direction of the blade bearing ring ( 2 ) are biased. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellring (4) eine Außenverzahnung (7') aufweist, die in den Zahnkranz (8) der Leitschaufeln (3) eingreift.Charging device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the adjusting ring ( 4 ) an outer toothing ( 7 ' ), which in the sprocket ( 8th ) of the guide vanes ( three ) intervenes. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, – dass die Leitschaufeln (3) im Metallspritzgussverfahren (MIM metall inject moulding) hergestellt oder geschmiedet sind, oder – dass die Leitschaufeln (3) aus Keramik ausgebildet sind, und/oder – dass der Schaufellagerring (2) als Biege-, Stanz- oder Drehteil ausgebildet ist, und/oder – dass der Verstellring (4) im Metallspritzgussverfahren (MIM metall inject moulding) hergestellt oder aus Keramik ausgebildet ist.Charging device according to one of claims 1 to 10, characterized in that - the guide vanes ( three ) are manufactured or forged by metal injection molding (MIM), or - that the guide vanes ( three ) are formed of ceramic, and / or - that the blade bearing ring ( 2 ) is designed as a bending, punching or rotating part, and / or - that the adjusting ring ( 4 ) is produced in the metal injection molding process (MIM metal injection molding) or made of ceramic. Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheibe (11) als Biege-, Stanz- oder Drehteil ausgebildet ist.Charging device according to one of claims 7 to 11, characterized in that the cover disc ( 11 ) is designed as a bending, stamping or rotating part. Verfahren zur Montage einer Ladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem der Schaufellagerring (2), die Leitschaufeln (3), der Verstellring (4) und eine eventuell vorhandene Deckscheibe (11) aus lediglich einer axialen Richtung (14) zusammengesteckt und vollständig montiert werden.Method for assembling a charging device according to one of Claims 1 to 12, in which the blade bearing ring ( 2 ), the vanes ( three ), the adjusting ring ( 4 ) and a possibly existing cover disk ( 11 ) from only one axial direction ( 14 ) and completely assembled.
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