DE102011079579A1 - Variable turbine geometry - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Variable Turbinen-/Verdichtergeometrie (1), insbesondere für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeuges, mit einem Schaufellagerring (2) sowie drehbar darin gelagerten Leitschaufeln und einem Verstellring (3) zum Verstellen der einzelnen Leitschaufeln, wobei der Verstellring in Radialrichtung direkt oder indirekt am Schaufellagerring (2) gelagert ist. erfindungswesentlich ist dabei, – dass der Verstellring (3) über seinen Innendurchmesser (di) in Radialrichtung gelagert ist, – dass der Innendurchmesser (di) des Verstellrings (3) zumindest in einem Min-Flow-Bereich (6) auf einen Innendurchmesser (di-x) verringert ist. Hierdurch können ein Hystereseverhalten und die Lebensdauer positiv beeinflusst werden.The present invention relates to a variable turbine / compressor geometry (1), in particular for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, preferably a motor vehicle, with a blade bearing ring (2) and rotatably mounted therein vanes and an adjusting ring (3) for adjusting the individual vanes, wherein Adjusting ring is mounted in the radial direction directly or indirectly on the blade bearing ring (2). essential to the invention is that - that the adjusting ring (3) is mounted over its inner diameter (di) in the radial direction, - that the inner diameter (di) of the adjusting ring (3) at least in a min-flow region (6) to an inner diameter (di -x) is reduced. As a result, a hysteresis and the life can be positively influenced.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Turbinengeometrie, insbesondere für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, mit einem Schaufellagerring sowie drehbar darin gelagerten Leitschaufel und einem Verstellring zum Verstellen der einzelnen Leitschaufeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einer derartigen variablen Turbinen-/Verdichtergeometrie ausgestattete Ladeeinrichtung sowie einen Verstellring für eine derartige variable Turbinen-/Verdichtergeometrie. The present invention relates to a variable turbine geometry, in particular for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, with a vane bearing ring and rotatably mounted therein vane and an adjusting ring for adjusting the individual vanes according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a variable turbine with such / Compressor geometry equipped charging device and an adjusting ring for such a variable turbine / compressor geometry.

Aus der DE 10 2004 023 282 A1 ist eine gattungsgemäße variable Turbinengeometrie bekannt mit mehreren Leitschaufeln, denen jeweils ein Verstellhebel zugeordnet ist. Ein Verstellring wirkt dabei mit den einzelnen Verstellhebeln zusammen und bewirkt durch eine Verdrehung relativ zum Schaufellagerring eine Änderung der Winkelstellung der einzelnen Leitschaufel relativ zu einer Strömungsrichtung und zwar kollektiv für alle Leitschaufeln. Der Verstellring ist dabei an seiner radialen Innenfläche, das heißt mit seinem Innendurchmesser mittels einer Gleitlagerung radial geführt. Hierbei weist der Schaufellagerring an einem axialen Ende über eine vorbestimmte axiale Breite einen stufenförmigen Absatz mit reduziertem Außendurchmesser auf, welcher derart kleiner ist als ein Innendurchmesser der radialen Innenfläche des Verstellrings, dass dieser Absatz die radiale Gleitlagerung des Verstellrings bildet. From the DE 10 2004 023 282 A1 is a generic variable turbine geometry known with a plurality of vanes, each associated with an adjusting lever. An adjusting ring acts together with the individual adjusting levers and causes by a rotation relative to the blade bearing ring a change in the angular position of the individual guide vane relative to a flow direction and collectively for all vanes. The adjusting ring is guided radially on its radial inner surface, that is, with its inner diameter by means of a sliding bearing. Here, the blade bearing ring at an axial end over a predetermined axial width on a stepped shoulder with reduced outer diameter, which is so smaller than an inner diameter of the inner radial surface of the adjusting that this paragraph forms the radial sliding bearing of the adjusting ring.

Variable Turbinengeometrien werden eingesetzt, um die Verdichterleistung und damit die Leistung eines Abgasturboladers gezielt regeln zu können. Innerhalb der variablen Turbinengeometrie wird hierzu der Verstellring, der entweder gleit- oder rollgelagert ist, verdreht, wobei der Verstellring mit einem notwendigen Axial- und Radialspiel gelagert ist. In einem sogenannten Min-Flow-Bereich erschwert dieses Radialspiel des Verstellrings jedoch eine präzise und reproduzierbare Einstellung einer Mindestdurchflussmenge an Abgasmassenstrom, insbesondere wenn der Abgasturbolader z.B. in der Endmontage nicht in der identischen geometrischen Einbauposition, wie z.B. im späteren Fahrzeug, eingestellt wird. Dies liegt darin begründet, dass sich der Verstellring durch das Radialspiel nicht nur auf einer Kreisbahn radial verdrehen, sondern auch translatorisch seitlich verschieben kann, wodurch sich die Leitschaufeln nicht gleichmäßig verstellen bzw. unterschiedliche Strömungsquerschnittsflächen freigeben. Hieraus resultieren unterschiedliche und insbesondere nicht reduzierbare Einstellwerte für den Min-Flow-Massenstrom, wodurch das Regelverhalten der Ladeeinrichtung bzw. des Abgasturboladers negativ beeinflusst werden kann, da sich z.B. eine unterschiedliche Lage- bzw. Ladedruckhysterese einstellen kann. Variable turbine geometries are used in order to regulate the compressor performance and thus the performance of an exhaust gas turbocharger in a targeted manner. Within the variable turbine geometry, for this purpose, the adjusting ring, which is either slidably or roll-mounted, is rotated, wherein the adjusting ring is mounted with a necessary axial and radial play. In a so-called min flow range, however, this radial clearance of the adjusting ring makes it difficult to set a minimum flow rate of exhaust gas mass flow precisely and reproducibly, in particular if the exhaust gas turbocharger has e.g. in final assembly not in the identical geometric installation position, such as e.g. in the later vehicle, is set. This is due to the fact that the adjusting ring can not only rotate radially on a circular path due to the radial play, but can also translate laterally, as a result of which the guide vanes do not uniformly adjust or release different flow cross-sectional areas. This results in different and in particular not reducible setting values for the min-flow mass flow, whereby the control behavior of the charging device or of the exhaust gas turbocharger can be negatively influenced, since e.g. can set a different position or boost pressure hysteresis.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit Problem, für eine variable Turbinen-/Verdichtergeometrie der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verringerte Hysterese auszeichnet.The present invention therefore deals with the problem of providing for a variable turbine / compressor geometry of the generic type an improved or at least one alternative embodiment, which is characterized in particular by a reduced hysteresis.

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 vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Innendurchmesser eines über diesen Innendurchmesser in Radialrichtung gelagerten Verstellrings partiell in einem Min-Flow-Bereich zu verringern und dadurch dessen Radialspiel in diesem Bereich zu reduzieren, wodurch nicht nur eine Selbstzentrierung in diesem Bereich erreicht wird, sondern auch der Mindestmassenstrom, der bei dieser Stellung durch die Ladeeinrichtung strömt, exakt und definiert eingestellt werden kann. Die partielle Reduzierung des Radialspiels im Min-Flow-Bereich ermöglicht auch eine reproduzierbare Einstellung des Mindestmassenstroms durch die variable Turbinen-/Verdichtergeometrie in ihrer Min-Flow-Stellung und zwar unabhängig von der Einstell- oder Einbauposition der Ladeeinrichtung in der Montage. Zugleich kann ein verbessertes Regelverhalten durch eine verringerte Hysterese (Lage- und Ladedruckhysterese) erreicht werden. Auch spricht eine mit einer derartigen variablen Turbinen-/Verdichtergeometrie ausgerüstete Ladeeinrichtung deutlich schneller an, was in dem Wegfall von unterwünschten Translationsbewegungen des Verstellrings begründet liegt. Als positiver Nebeneffekt ist zudem ein geringerer Verschleiß über die Lebensdauer sowie der Entfall möglicher spezieller Härteverfahren (Nitrierung, Borierung) zur Lebensdauerabsicherung zu nennen, wodurch eine Kostensenkung erzielt werden kann. The present invention is based on the general idea of partially reducing an inner diameter of an adjusting ring mounted in the radial direction over this inner diameter in a min-flow region and thereby reducing its radial play in this region, which not only achieves self-centering in this region, but also the minimum mass flow, which flows through the charging device in this position, can be set exactly and defined. The partial reduction of the radial clearance in the min-flow range also allows a reproducible setting of the minimum mass flow through the variable turbine / compressor geometry in their min-flow position, regardless of the setting or installation position of the charging device in the assembly. At the same time, an improved control behavior can be achieved by a reduced hysteresis (position and boost pressure hysteresis). Also responds to a equipped with such a variable turbine / compressor geometry charging device significantly faster, which is due to the elimination of unwanted translational movements of the adjusting ring. As a positive side effect is also a lesser wear over the life as well as the elimination of possible special hardening processes (nitriding, boriding) to call for lifetime protection, whereby a cost reduction can be achieved.

Zweckmäßig ist die radiale Verringerung des Innendurchmessers des Verstellrings im Min-Flow-Bereich durch eine Materialverdickung gebildet. Eine derartige Materialverdickung ist vorzugsweise einstückig mit dem Verstellring ausgebildet, so dass der Verstellring und die Materialverdickung in einem Arbeitsschritt und dadurch ohne nennenswerte Mehrkosten hergestellt werden kann, wie bisher auch. Suitably, the radial reduction of the inner diameter of the adjusting ring in the min-flow region is formed by a material thickening. Such a material thickening is preferably formed integrally with the adjusting ring, so that the adjusting ring and the material thickening can be produced in one step and thereby without significant additional costs, as before.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die radiale Verringerung des Innendurchmessers des Verstellrings im Min-Flow-Bereich eine Anlaufschräge oder eine Rampe auf. Eine derartige Anlaufschräge bzw. Rampen kann beispielsweise ausgerundet, elliptisch, parabolisch, tangential, trochoid, exponentiell oder als Evolvente ausgebildet sein, wobei in allen Fällen gewährleistet werden sollte, dass keine Stufe über die Rampe bzw. die Anlaufschräge zum Min-Flow-Bereich führt, die wiederum zu Problemen bei dem Verstellen des Verstellrings führen kann. Selbstverständlich kann alternativ die Anlaufschräge oder die Rampe denselben Innenradius wie der Verstellring, jedoch einen anderen Mittelpunkt aufweisen, wodurch ebenfalls ein stufenloser Übergang im Min-Flow-Bereich zum reduzierten Innendurchmesser erfolgt. In an advantageous development of the solution according to the invention, the radial reduction of the inner diameter of the adjusting ring in the min-flow region on a run-on slope or a ramp. Such a run-up slope or ramps may be rounded, elliptical, parabolic, tangential, trochoidal, exponential or involute, for example, and in all cases it should be ensured that no step above the ramp or run-up slope to the min-flow Area leads, which in turn can lead to problems in adjusting the adjusting ring. Of course, alternatively, the run-up slope or the ramp may have the same inner radius as the adjusting ring, but a different center, which also takes place a stepless transition in the min-flow region to the reduced inner diameter.

Zweckmäßig ist die radiale Verringerung des Innendurchmessers des Verstellrings im Min-Flow-Bereich durch eine federnde und sich in Umfangsrichtung erstreckende Lippe gebildet. Diese Lippe am Verstellring dient dabei als Feder und zugleich als Verstellaktor, indem sie über einen definierten Biegeradius gezielt mit einem engeren Innendurchmesser als notwendig, also einer gewissen Vorspannung, gefertigt wird, so dass in der Min-Flow-Stellung oder der Max-Flow-Stellung der variablen Turbinengeometrie das Radialspiel vorzugsweise gänzlich aufgehoben ist, die variable Turbinengeometrie jedoch auch in diesem Zustand nicht in einen Klemmzustand überführt wird. Eine derartige federnde Lippe bietet den großen Vorteil, dass der Verstellring je nach Verstellwinkel seinen Führungsdurchmesser, das heißt seinen Innendurchmesser, über ein federndes Prinzip einstellen kann. Suitably, the radial reduction of the inner diameter of the adjusting ring in the min-flow region is formed by a resilient and circumferentially extending lip. This lip on the adjusting ring serves as a spring and at the same time as Verstellaktor by targeted over a defined bending radius with a narrower inner diameter than necessary, so a certain bias is made, so that in the min-flow position or the max-flow Position of the variable turbine geometry, the radial clearance is preferably completely eliminated, but the variable turbine geometry is not transferred in this state in a clamping state. Such a resilient lip offers the great advantage that, depending on the adjustment angle, the adjusting ring can adjust its guide diameter, that is to say its inside diameter, via a resilient principle.

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: In each case show schematically:

1 eine erfindungsgemäße variable Turbinen-/Verdichtergeometrie, 1 a variable turbine / compressor geometry according to the invention,

2 eine erste mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verstellrings, 2 a first possible embodiment of an adjusting ring according to the invention,

3 eine Darstellung wie in 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform, 3 a representation like in 2 but in another embodiment,

4, 5 weitere mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verstellrings jedoch mit einer federnden Lippe. 4 . 5 However, further possible embodiments of the adjusting ring according to the invention with a resilient lip.

Entsprechend der 1, weist eine variable Turbinen-/Verdichtergeometrie 1, insbesondere für einen nicht dargestellten Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeuges, einen Schaufellagerring 2 sowie drehbar darin gelagerte Leitschaufeln und einen Verstellring 3 zum Verstellen der einzelnen Leitschaufeln auf. Der Verstellring 3 wirkt dabei in bekannter Weise mit Verstellhebeln 4 zusammen, die drehfest mit den nicht dargestellten Leitschaufeln verbunden sind. Der Verstellring 3 ist ebenfalls in bekannter Weise in Radialrichtung über Rollen 5 am Schaufellagerring 2 gelagert, wobei selbstverständlich auch eine Gleitlagerung denkbar ist. Im Einstellbereich des minimalen Massenstroms, das heißt im sogenannten Min-Flow-Bereich 6, erschwert das Radialspiel des Verstellrings 3 jedoch eine präzise und reproduzierbare Einstellung der Mindestdurchflussmenge an Abgasmassenstrom, insbesondere sofern der Abgasturbolader in der Endmontage nicht in der identischen geometrischen Einbauposition, wie z.B. im späteren Fahrzeug, eingestellt wird. Die Ursache liegt dabei darin, dass sich der Verstellring 3 durch das Radialspiel nicht nur auf einer Kreisbahn radial verdrehen, sondern auch translatorisch seitlich verschieben kann, wodurch sich die Leitschaufeln nicht gleichmäßig verstellen und dadurch unterschiedliche Strömungsquerschnittsflächen freigeben. Hieraus resultieren wiederum unterschiedliche und vor allem nicht reproduzierbare Einstellwerte für den Mindestmassenstrom, wodurch das Regelverhalten des Abgasturboladers negativ beeinflusst wird. Insbesondere können hieraus unerwünschte Lage- bzw. Ladedruckhysteresen resultieren. According to the 1 , has a variable turbine / compressor geometry 1 , in particular for a turbocharger, not shown, of an internal combustion engine, preferably a motor vehicle, a blade bearing ring 2 and rotatably mounted therein vanes and an adjusting ring 3 for adjusting the individual vanes. The adjusting ring 3 acts in a known manner with adjusting levers 4 together, which are rotatably connected to the vanes, not shown. The adjusting ring 3 is also in a known manner in the radial direction over rollers 5 at the vane bearing ring 2 stored, of course, a sliding bearing is conceivable. In the adjustment range of the minimum mass flow, that is in the so-called min-flow range 6 , makes the radial play of the adjusting ring difficult 3 However, a precise and reproducible adjustment of the minimum flow rate of exhaust gas mass flow, especially if the exhaust gas turbocharger in the final assembly is not set in the identical geometric installation position, such as in the future vehicle. The cause lies in the fact that the adjusting ring 3 not only rotate radially on a circular path through the radial clearance, but also translationally move laterally, causing the vanes do not adjust evenly, thereby releasing different flow cross-sectional areas. This in turn results in different and above all not reproducible setting values for the minimum mass flow, whereby the control behavior of the exhaust gas turbocharger is adversely affected. In particular, unwanted position or boost pressure hystereses can result from this.

Erfindungsgemäß ist deshalb der Verstellring 3 über seinen Innendurchmesser di in Radialrichtung lagert, insbesondere an den Rollen 5 gelagert, wobei der Innendurchmesser di des Verstellrings 3 im Min-Flow-Bereich 6 auf den Innendurchmesser di-x verringert ist. Hierdurch kann speziell im Min-Flow-Bereich 6 das Radialspiel des Verstellrings 3 gezielt reduziert werden, wodurch der Verstellring 3 selbstzentrierend gelagert ist. Zugleich ermöglicht das reduzierte Radialspiel durch den im Min-Flow-Bereich 6 reduzierten Innendurchmesser di-x eine reproduzierbare Einstellung des Mindestmassenstroms durch die variable Turbinen-/Verdichtergeometrie 1 und zwar unabhängig von der Einstell- oder Einbauposition des Abgasturboladers. Zugleich wird ein verbessertes Regelverhalten sowie eine verringerte Hysterese (Lage- und Ladedruckhysterese) erreicht, ebenso wie ein schnelleres Ansprechverhalten des Abgasturboladers durch Wegfall von unerwünschten Translationsbewegungen des Verstellrings 3. Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, dass sich das verringerte Radialspiel positiv auf das Verschleißverhalten der variablen Turbinen-/Verdichtergeometrie 1 auswirkt, wodurch beispielsweise bisher erforderliche spezielle Härteverfahren (Nitrierung, Borierung) zur Lebensdauerabsicherung, entfallen können, wodurch die erfindungsgemäße variable Turbinen-/Verdichtergeometrie 1 zu dem kostengünstig realisiert werden kann.Therefore, according to the invention, the adjusting ring 3 superimposed on its inner diameter d i in the radial direction, in particular on the rollers 5 stored, wherein the inner diameter d i of the adjusting ring 3 in the min flow range 6 is reduced to the inner diameter d ix . This can be especially in the min-flow range 6 the radial play of the adjusting ring 3 be selectively reduced, whereby the adjusting ring 3 is mounted self-centering. At the same time, the reduced radial clearance is made possible by the low-flow range 6 Reduced inner diameter d ix a reproducible adjustment of the minimum mass flow through the variable turbine / compressor geometry 1 regardless of the setting or installation position of the exhaust gas turbocharger. At the same time an improved control behavior and a reduced hysteresis (position and boost pressure hysteresis) is achieved, as well as a faster response of the exhaust gas turbocharger by eliminating unwanted translational movements of the adjusting ring 3 , In addition, it is of particular advantage that the reduced radial play has a positive effect on the wear behavior of the variable turbine / compressor geometry 1 effecting, for example, hitherto required special hardening processes (nitriding, boriding) for lifetime protection, can be omitted, whereby the inventive variable turbine / compressor geometry 1 can be realized to the cost.

Der verringerte Innendurchmesser di-x des Verstellrings 3 im Min-Flow-Bereich 6 kann beispielsweise durch eine Materialverdickung 7 erzielt werden (vgl. 2) wobei in diesem Bereich 6 der Innendurchmesser di-x beträgt. Die radiale Verringerung des Innendurchmessers di-x des Verstellrings 3 im Min-Flow-Bereich 6 kann zudem eine Anlaufschräge/Rampe 8 aufweisen, die zu dem ausgerundet, elliptisch, parabolisch, tangential, trochoid, exponentiell oder als Evolvente ausgebildet sein kann. Die Anlaufschräge bzw. Rampe 8 gemäß der 2 ist dabei mit dem Radius r ausgerundet, wobei der hierfür vorgesehene Mittelpunkt M unterschiedlich zum Mittelpunkt Mv des Verstellrings 3 ist. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die Anlaufschräge oder die Rampe 8 den selben Innenradius di wie der Verstellring 3 aufweist, jedoch einen vom Verstellring 3 abweichende Mittelpunkte M hat, wie dies beispielsweise gemäß der 3 dargestellt ist. The reduced inner diameter d ix of the adjusting ring 3 in the min flow range 6 For example, by a material thickening 7 be achieved (cf. 2 ) being in this area 6 the inner diameter d ix is. The radial reduction of the inner diameter d ix of the adjusting ring 3 in the min flow range 6 can also have a run-up slope / ramp 8th which may be rounded, elliptical, parabolic, tangential, trochoidal, exponential or involute. The run-up slope or ramp 8th according to the 2 is rounded with the radius r, with the center M provided for this purpose being different from the center M v of the adjusting ring 3 is. It is also conceivable, of course, that the run-on slope or the ramp 8th the same inner radius d i as the adjusting ring 3 has, however, one of the adjusting ring 3 deviating centers M has, as for example according to the 3 is shown.

Generell kann der durch die Rampe 8 bzw. die Anlaufschräge verringerte Innendurchmesser di-x nur in einem geringen Winkelbereich des Verstellrings 2, das heißt insbesondere im Min-Flow-Bereich 6 oder einem Max-Flow bereich 10 (vgl. 4) realisiert werden, wodurch sich der Verstellring 3 außerhalb des Min-Flow-Bereiches 6 in seinen bisher ausgelegten Toleranzen bewegen kann. Außerhalb des Min-Flow-Bereiches 6 ist unter Umständen aufgrund der höheren Abgastemperaturen ein größeres Radialspiel wegen unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Bauteile bzw. Materialien erforderlich, um ein Verklemmen der variablen Turbinen-/Verdichtergeometrie 1 zu verhindern. Generally, that can be done by the ramp 8th or the run-on slope reduced inner diameter d ix only in a small angular range of the adjusting ring 2 , that is especially in the min flow range 6 or a max-flow range 10 (see. 4 ), whereby the adjusting ring 3 outside the min flow range 6 can move in its previously designed tolerances. Outside the min flow range 6 may be due to the higher exhaust gas temperatures a greater radial clearance because of different expansion coefficients of the individual components or materials required to jamming the variable turbine / compressor geometry 1 to prevent.

Bei der Darstellung des Verstellrings 3 gemäß der 3 kann aufgrund des identischen Innendurchmessers di sowohl für die Anlaufschräge bzw. Rampe 8 also auch für den Verstellring 3 bei unterschiedlichen Mittelpunkten M, Mv eine stetige Verringerung des Radialspiels im Verhältnis zum Drehwinkel erreicht werden, da die Rampe 8 ihren Innendurchmesser di stetig bis zu einem geometrisch bestimmten Minimum verringert. Die Rampe 8 bzw. die Anlaufschräge 8 kann dabei selbstverständlich in unterschiedlichen Ausführungsformen, wie beispielsweise gemäß der 2, ausgeführt werden, wobei stets darauf geachtet werden sollte, dass eine stufenlose Anpassung des Innendurchmessers di bzw. di-x im Min-Flow-Bereich 6 erfolgt. In the representation of the adjusting ring 3 according to the 3 can due to the identical inner diameter d i for both the run-up slope and ramp 8th So also for the adjusting ring 3 be achieved at different centers M, M v a steady reduction of the radial clearance in relation to the angle of rotation, since the ramp 8th their inner diameter d i is steadily reduced to a geometrically determined minimum. The ramp 8th or the starting slope 8th can of course in different embodiments, such as according to the 2 , should always be taken to ensure that a continuous adjustment of the inner diameter d i or d ix in the min-flow range 6 he follows.

Gemäß den 4 und 5 sind weitere Ausführungsformen dargestellt, bei welchen der radial verringerte Innendurchmesser di-x des Verstellrings 3 im Min-Flow-Bereich 6 durch eine federnde und sich in Umfangsrichtung erstreckende Lippe 9 gebildet sind. Die Lippe 9 am Verstellring 3 dient in diesem Fall sowohl als Feder als auch als Verstellaktor, indem sie über einen definierten Biegeradius db gezielt mit einem engeren Innendurchmesser als erforderlich, also mit einer gewissen Vorspannung, gefertigt wird, so dass in dem Min-Flow-Bereich 6 (vgl. 5) oder aber auch im Max-Flow-Bereich 10 (vgl. 4) das Radialspiel des Verstellrings 3 vorzugsweise gänzlich aufgehoben, zumindest aber stark reduziert wird. Die variable Turbinen-/Verdichtergeometrie 1 wird jedoch auch in diesen Bereichen 6, 10 nicht in einen Klemmzustand überführt. Der Vorteil der Verstellringe 3 gemäß den 4 und 5 liegt darin, dass der Verstellring 3 je nach Verstellwinkel seinen Führungsdurchmesser über das federnde Prinzip einstellen kann.According to the 4 and 5 Further embodiments are shown in which the radially reduced inner diameter d ix of the adjusting ring 3 in the min flow range 6 by a resilient and circumferentially extending lip 9 are formed. The lip 9 on the adjusting ring 3 serves in this case both as a spring and as a Verstellaktor by targeted over a defined bending radius d b with a narrower inner diameter than required, that is, with a certain bias, is manufactured, so that in the min-flow range 6 (see. 5 ) or else in the max-flow range 10 (see. 4 ) the radial clearance of the adjusting ring 3 preferably completely canceled, but at least greatly reduced. The variable turbine / compressor geometry 1 However, it is also in these areas 6 . 10 not transferred to a clamping state. The advantage of the adjusting rings 3 according to the 4 and 5 lies in the fact that the adjusting ring 3 depending on the adjustment angle can adjust its guide diameter on the resilient principle.

Mit dem erfindungsgemäßen Verstellring 3 und insbesondere auch mit der erfindungsgemäßen variablen Turbinen-/Verdichtergeometrie 1 lässt sich insbesondere der Min-Flow-Bereich 6 exakt und reproduzierbar einstellen, wobei zusätzlich Hystereseeffekte vermieden werden können. Selbstverständlich kann der reduzierte Innendurchmesser di-x im Min-Flow-Bereich 6 und/oder im Max-Flow-Bereich 10 zur jeweiligen Verringerung des Radialspiels und zur exakten Einstellung des Mindest- bzw. Maximalmassenstroms eingesetzt werden.With the adjusting ring according to the invention 3 and in particular also with the variable turbine / compressor geometry according to the invention 1 In particular, the min flow range can be used 6 set exact and reproducible, with additional hysteresis can be avoided. Of course, the reduced inner diameter d ix in the min flow range 6 and / or in the max-flow range 10 be used for the respective reduction of the radial clearance and for the exact adjustment of the minimum and maximum mass flow.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004023282 A1 [0002] DE 102004023282 A1 [0002]

Claims (10)

Variable Turbinen-/Verdichtergeometrie (1), insbesondere für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeuges, mit einem Schaufellagerring (2) sowie drehbar darin gelagerten Leitschaufeln und einem Verstellring (3) zum Verstellen der einzelnen Leitschaufeln, wobei der Verstellring in Radialrichtung direkt oder indirekt am Schaufellagerring (2) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, – dass der Verstellring (3) über seinen Innendurchmesser (di) in Radialrichtung gelagert ist, – dass der Innendurchmesser (di) des Verstellrings (3) zumindest in einem Min-Flow-Bereich (6) auf einen Innendurchmesser (di-x) verringert ist.Variable turbine / compressor geometry ( 1 ), in particular for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, preferably of a motor vehicle, with a blade bearing ring ( 2 ) and rotatably mounted therein guide vanes and an adjusting ring ( 3 ) for adjusting the individual guide vanes, wherein the adjusting ring in the radial direction directly or indirectly on the blade bearing ring ( 2 ), characterized in that - the adjusting ring ( 3 ) is mounted over its inner diameter (d i ) in the radial direction, - that the inner diameter (d i ) of the adjusting ring ( 3 ) at least in a min-flow range ( 6 ) is reduced to an inner diameter (d ix ). Variable Turbinen-/Verdichtergeometrie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verringerte Innendurchmesser (di-x) des Verstellrings (3) im Min-Flow-Bereich (6) durch eine Materialverdickung (7) gebildet ist. Variable turbine / compressor geometry according to claim 1, characterized in that the reduced inner diameter (d ix ) of the adjusting ring ( 3 ) in the min flow range ( 6 ) by a thickening of the material ( 7 ) is formed. Variable Turbinen-/Verdichtergeometrie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verringerte Innendurchmesser (di-x) des Verstellrings (3) im Min-Flow-Bereich (6) eine Anlaufschräge (8) oder eine Rampe (8) aufweist. Variable turbine / compressor geometry according to claim 1 or 2, characterized in that the reduced inner diameter (d ix ) of the adjusting ring ( 3 ) in the min flow range ( 6 ) a run-on slope ( 8th ) or a ramp ( 8th ) having. Variable Turbinen-/Verdichtergeometrie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufschräge (8) oder die Rampe (8) ausgerundet, elliptisch, parabolisch, tangential, trochoid, exponentiell, oder als Evolvente ausgebildet ist. Variable turbine / compressor geometry according to claim 3, characterized in that the run-on slope ( 8th ) or the ramp ( 8th ) is rounded, elliptical, parabolic, tangential, trochoidal, exponential, or involute. Variable Turbinen-/Verdichtergeometrie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufschräge (8) oder die Rampe (8) denselben Innenradius wie der Verstellring (3), jedoch einen anderen Mittelpunkt (M) aufweist.Variable turbine / compressor geometry according to claim 3, characterized in that the run-on slope ( 8th ) or the ramp ( 8th ) the same inner radius as the adjusting ring ( 3 ), but has a different center point (M). Variable Turbinen-/Verdichtergeometrie Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der verringerte Innendurchmesser (di-x) des Verstellrings (3) im Min-Flow-Bereich (6) durch eine federnde und sich in Umfangsrichtung erstreckende Lippe (9) gebildet ist.Variable turbine / compressor geometry claim 1, characterized in that the reduced inner diameter (d ix ) of the adjusting ring ( 3 ) in the min flow range ( 6 ) by a resilient and circumferentially extending lip ( 9 ) is formed. Variable Turbinen-/Verdichtergeometrie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Lippe (9) an ihrem freien Ende oder an ihrem eingespannten Ende einen im Vergleich zum Verstellring (3) reduzierten Innendurchmesser (di-x) aufweist.Variable turbine / compressor geometry according to claim 6, characterized in that the resilient lip ( 9 ) at its free end or at its clamped end in comparison to the adjusting ring ( 3 ) has reduced inside diameter (d ix ). Variable Turbinen-/Verdichtergeometrie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellring (3) über Rollen (5) am Schaufellagerring (2) gelagert ist. Variable turbine / compressor geometry according to one of claims 1 to 7, characterized in that the adjusting ring ( 3 ) about roles ( 5 ) on the vane bearing ring ( 2 ) is stored. Ladeeinrichtung mit einer variablen Turbinen-/Verdichtergeometrie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8. Charging device with a variable turbine / compressor geometry ( 1 ) according to one of claims 1 to 8. Verstellring (3) für eine variable Turbinen-/Verdichtergeometrie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendurchmesser des Verstellrings (3) in einem Min-Flow-Bereich (6) verringert ist.Adjusting ring ( 3 ) for a variable turbine / compressor geometry ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that an inner diameter of the adjusting ring ( 3 ) in a min flow area ( 6 ) is reduced.
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