DE102013000499A1 - Adjustment device for supercharger for lifting cylinder internal combustion engine to drive passenger car, has adjusting ring centered relative to bearing element, and centering element centered in coupling element - Google Patents

Adjustment device for supercharger for lifting cylinder internal combustion engine to drive passenger car, has adjusting ring centered relative to bearing element, and centering element centered in coupling element Download PDF

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Abstract

The device (10) has a bearing element (12) rotated around a rotational axis (17). Guide vanes conduct exhaust gas, and are placed over a coupling element (18). An adjusting ring (16) rotates the guide vanes that are rotated around another rotational axis (14). A centering element (22) is rotated around the latter rotational axis and arranged relative to the bearing element. The adjusting ring is centered relative to the bearing element, and the centering element is centered in the coupling element. The coupling element is partly engaged with a retainer (20) of the ring.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an adjusting device for an exhaust gas turbocharger according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Verstelleinrichtungen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Verstelleinrichtungen dienen dazu, eine sogenannte variable Turbinengeometrie eines jeweiligen Abgasturboladers darzustellen. Durch eine solche variable Turbinengeometrie kann der Abgasturbolader und insbesondere seine Turbine an unterschiedliche Betriebspunkte und somit an unterschiedliche Massenströme eines Abgases einer dem Abgasturbolader zugeordneten Verbrennungskraftmaschine angepasst werden, so dass der Abgasturbolader auch bei unterschiedlichen Abgasmassenströmen effizient betrieben werden kann.Such adjusting devices are well known from the general state of the art. The adjustment serve to represent a so-called variable turbine geometry of a respective exhaust gas turbocharger. By such a variable turbine geometry of the exhaust gas turbocharger and in particular its turbine can be adapted to different operating points and thus to different mass flows of an exhaust gas of the exhaust gas turbocharger associated internal combustion engine, so that the exhaust gas turbocharger can be operated efficiently even with different exhaust gas mass flows.

Eine solche Verstelleinrichtung ist beispielsweise der DE 103 13 167 B4 als bekannt zu entnehmen. Die Verstelleinrichtung umfasst ein Lagerelement sowie Leitschaufeln zum Leiten des Abgases. Die Leitschaufeln sind an dem wenigstens einen Lagerelement der Verstelleinrichtung an eine jeweilige erste Drehachse relativ zu dem Lagerelement drehbar gelagert.Such adjustment is, for example, the DE 103 13 167 B4 to be known as known. The adjusting device comprises a bearing element and guide vanes for guiding the exhaust gas. The guide vanes are rotatably mounted on the at least one bearing element of the adjusting device to a respective first axis of rotation relative to the bearing element.

Die Verstelleinrichtung umfasst ferner einen um eine zweite Drehachse drehbaren Verstellring, welcher mit den Leitschaufeln über ein jeweiliges Kopplungselement zusammenwirkt. Der Verstellring dient dabei zum Drehen der Leitschaufeln um die jeweiligen, ersten Drehachsen. Dazu wird der Verstellring um die zweite, von der jeweiligen, ersten Drehachse beabstandete Drehachse beispielsweise mittels eines Aktors gedreht. Da der Verstellring mit den Leitschaufeln über die Kopplungselemente zusammenwirkt, können die einzelnen Leitschaufeln durch Drehen des einen Verstellrings gemeinsam gedreht werden. Darüber hinaus ist wenigstens ein Zentrierelement vorgesehen, mittels welchem der Verstellring relativ zu dem Lagerelement positioniert, d. h. zentriert ist.The adjusting device further comprises an adjusting ring which can be rotated about a second axis of rotation and which cooperates with the guide vanes via a respective coupling element. The adjusting ring serves to rotate the guide vanes about the respective, first axes of rotation. For this purpose, the adjusting ring is rotated about the second, spaced from the respective first axis of rotation axis of rotation, for example by means of an actuator. Since the adjusting ring cooperates with the guide vanes via the coupling elements, the individual guide vanes can be rotated together by turning the one adjusting ring. In addition, at least one centering element is provided, by means of which the adjusting ring is positioned relative to the bearing element, d. H. is centered.

Im Falle der DE 103 13 167 B4 ist dieses Zentrierelement ein Wälzkörper eines Wälzlagers, über welches der Verstellring vorliegend am Lagerelement gelagert ist.In case of DE 103 13 167 B4 this centering element is a rolling element of a rolling bearing, via which the adjusting ring is presently mounted on the bearing element.

Üblicherweise wirken die Leitschaufeln über die Kopplungselemente mit dem Verstellring derart zusammen, dass die Kopplungselemente zumindest teilweise in einer jeweiligen, korrespondierenden Aufnahme des Verstellrings aufgenommen sind, d. h. in diese Aufnahme zumindest teilweise eingreifen. Die EP 2 500 526 A1 offenbart einen Verstellring mit derartigen Aufnahmen, in die Kopplungselemente eingreifen können.Usually, the guide vanes interact via the coupling elements with the adjusting ring in such a way that the coupling elements are at least partially received in a respective, corresponding receptacle of the adjusting ring, ie at least partially engage in this recording. The EP 2 500 526 A1 discloses an adjusting ring with such receptacles, can engage in the coupling elements.

Je mehr derartiger, separater Zentrierelemente zum Einsatz kommen, desto höher sind der Kostenaufwand sowie die Reibung und die Gefahr einer Fehlfunktion durch Ausfall wenigstens eines der Zentrierelemente. Durch die zahlreichen Bauelemente in Form der Zentrierelemente ist im Zusammenbau der Verstelleinrichtung ein besonders großes Spiel erforderlich, um auch bei hohen Temperaturen die Funktion zu gewährleisten. Dieses sogenannte Funktionsspiel und die Reibung bewirken, dass die Verstelleinrichtung ein für die Regelung des Ladedrucks des Abgasturboladers unerwünschtes Hystereseverhalten aufweist. Der Turbinenwirkungsgrad kann durch unterschiedliche Stellungen der Leitschaufeln untereinander ebenfalls negativ beeinflusst werden, da der Turbinenwirkungsgrad auch von einer genauen Positionierbarkeit der Leitschaufeln um ihre ersten Drehachsen abhängt. Dies ist insbesondere in einer Schließstellung der Leitschaufeln der Fall. Die genaue Positionierung der Schaufeln hängt wiederum ab von der genauen Zentrierung des Verstellrings, welche – wie oben geschildert ist – durch die Verwendung vieler, separater Zentrierelemente beeinträchtigt werden kann.The more such separate centering elements are used, the higher the cost and the friction and the risk of malfunction due to failure of at least one of the centering elements. Due to the numerous components in the form of centering a particularly large game is required in the assembly of the adjustment to ensure the function even at high temperatures. This so-called functional clearance and the friction cause the adjusting device to have an undesired hysteresis behavior for controlling the boost pressure of the exhaust-gas turbocharger. The turbine efficiency can also be adversely affected by different positions of the vanes with each other, as the turbine efficiency also depends on an accurate positioning of the vanes about their first axes of rotation. This is the case in particular in a closed position of the guide vanes. The exact positioning of the blades in turn depends on the exact centering of the adjusting ring, which - as described above - can be affected by the use of many, separate centering.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verstelleinrichtung für einen Abgasturbolader der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders einfache und genaue Zentrierung des Verstellrings realisierbar ist.It is therefore an object of the present invention, an adjusting device for an exhaust gas turbocharger of the type mentioned in such a way that a particularly simple and accurate centering of the adjusting ring can be realized.

Diese Aufgabe wird durch eine Verstelleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an adjusting device having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Verstelleinrichtung für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei welcher eine besonders einfache und genaue Zentrierung des Verstellrings realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das wenigstens eine Zentrierelement an einem der Kopplungselemente angeordnet ist. Hierdurch kann eine Toleranzkette zum Zentrieren, d. h. zum Positionieren oder Ausrichtung des Verstellrings relativ zum Lagerelement gegenüber herkömmlichen Verstelleinrichtungen reduziert werden, so dass das eingangs geschilderte Funktionsspiel gering gehalten werden kann. Hierdurch kann der Verstellring sehr genau zentriert werden, was in der Folge eine sehr genaue Positionierung der Leitschaufeln untereinander, insbesondere in ihren jeweiligen Schließstellungen, ermöglicht. Mit anderen Worten, ist eine jeweilige, gewünschte Stellung der Leitschaufeln eingestellt, so weichen die tatsächlichen Stellungen der Leitschaufeln untereinander nicht oder nur sehr geringfügig voneinander ab. Dies führt wiederum dazu, dass ein sehr hoher thermodynamischer Wirkungsgrad des Abgasturboladers realisierbar ist.In order to provide an adjusting device for an exhaust gas turbocharger of the type indicated in the preamble of patent claim 1, in which a particularly simple and accurate centering of the adjusting ring can be realized, it is inventively provided that the at least one centering element is arranged on one of the coupling elements. This allows a tolerance chain for centering, d. H. be reduced for positioning or alignment of the adjusting ring relative to the bearing element relative to conventional adjusting, so that the above-described functional game can be kept low. In this way, the adjusting ring can be centered very accurately, which in the sequence allows a very accurate positioning of the guide vanes with each other, in particular in their respective closed positions. In other words, if a respective, desired position of the guide vanes is set, then the actual positions of the guide vanes do not differ from each other or only very slightly. This in turn means that a very high thermodynamic efficiency of the exhaust gas turbocharger can be realized.

Darüber hinaus weist die Verstelleinrichtung eine besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Montage auf, da die Montage des wenigstens einen Zentrierelements mit der Montage des zugehörigen, einen Kopplungselements einhergehen kann. In addition, the adjustment device has a particularly simple and therefore time-consuming and cost-effective installation, since the assembly of the at least one centering element can be associated with the assembly of the associated, a coupling element.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Zentrierelement einstückig mit dem einen Kopplungselement ausgebildet. Durch diese Integration des wenigstens einen Zentrierelements in das eine Kopplungselement kann die Zentrierung des Verstellrings mit einer sehr geringen Teileanzahl erfolgen. Im Vergleich zu herkömmlichen Verstelleinrichtungen können sämtliche, von den Kopplungselementen separate Elemente zur Zentrierung des Verstellrings entfallen. Ferner ist hierdurch eine besonders reibungsarme Zentrierung oder Lagerung des Verstellrings darstellbar. Da eine nur sehr geringe Anzahl an Bauteilen zur Zentrierung des Verstellrings Verwendung finden, kann das notwendige Funktionsspiel besonders gering gehalten werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the at least one centering element is formed integrally with the one coupling element. As a result of this integration of the at least one centering element into the one coupling element, the centering of the adjusting ring can be carried out with a very small number of parts. Compared to conventional adjusting all, separate from the coupling elements elements for centering the adjusting ring can be omitted. Furthermore, this is a particularly low-friction centering or storage of the adjusting can be displayed. Since only a very small number of components are used for centering the adjusting ring, the necessary functional clearance can be kept particularly low.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das eine Kopplungselement zumindest teilweise in eine korrespondierende Aufnahme des Verstellrings eingreift, wobei die dem einen Kopplungselement zugeordnete Leitschaufel über die Aufnahme drehbar ist. Mit anderen Worten wirken das Kopplungselement und der Verstellring über die Aufnahme zusammen, so dass die zu dem einen Kopplungselement gehörende Leitschaufel um ihre erste Drehachse über das eine Kopplungselement und die Aufnahme gedreht wird, indem der Verstellring um seine zweite Drehachse gedreht wird.It has proven to be particularly advantageous if the one coupling element at least partially engages in a corresponding receptacle of the adjusting ring, wherein the guide vane associated with the one coupling element can be rotated via the receptacle. In other words, the coupling element and the adjusting ring act together via the receptacle, so that the guide vane belonging to the one coupling element is rotated about its first axis of rotation via the one coupling element and the receptacle by rotating the adjusting ring about its second axis of rotation.

Dabei ist es vorgesehen, dass das Zentrierelement außerhalb der Aufnahme angeordnet wird. Hierdurch kann eine Funktionstrennung realisiert werden, bei welcher die Aufnahme zum Zusammenwirken des Verstellrings mit dem einen Kopplungselement dient, während das Zentrierelement zum Zentrieren bzw. zum Lagern des Verstellrings dient. Die Aufnahme und das Zentrierelement können somit hinsichtlich ihrer jeweiligen, zu erfüllenden Funktion optimiert werden, so dass Zielkonflikte vermieden werden können.It is provided that the centering element is arranged outside the receptacle. In this way, a separation of functions can be realized, in which the receptacle is used for the interaction of the adjusting ring with the one coupling element, while the centering element serves for centering or for supporting the adjusting ring. The receptacle and the centering element can thus be optimized with regard to their respective function to be fulfilled, so that conflicting goals can be avoided.

Eine besonders reibungsarme Lagerung sowie eine besonders hohe Funktionserfüllungssicherheit sind dadurch realisierbar, dass das Zentrierelement wenigstens eine Abstützfläche zum Zentrieren des Verstellrings aufweist, wobei die Abstützfläche in Richtung des Verstellrings konvex ist. Der Verstellring ist beispielsweise über die Abstützfläche in radialer Richtung nach innen, d. h. in Richtung der zweiten Drehachse abstützbar oder abgestützt und dadurch zentriert. Durch die konvexe Ausgestaltung der Abstützfläche können auf den Verstellring wirkende Belastungsspitzen gering gehalten werden. Darüber hinaus kann das Funktionsspiel in einem geringen Rahmen gehalten werden.A particularly low-friction bearing and a particularly high functional performance safety can be realized in that the centering element has at least one support surface for centering the adjusting ring, wherein the support surface is convex in the direction of the adjusting ring. The adjusting ring is for example on the support surface in the radial direction inwards, d. H. supported or supported in the direction of the second axis of rotation and thereby centered. Due to the convex configuration of the support surface acting on the adjusting ring load peaks can be kept low. In addition, the functional game can be kept in a small frame.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Abstützfläche in Form eines Kreissegments ausgebildet ist, dessen Mittelpunkt auf der ersten Drehachse der zum einen Kopplungselement gehörenden Leitschaufel liegt. Bei dieser Ausführungsform sind besonders vorteilhafte Kontaktbedingungen zwischen dem Verstellring und dem wenigstens einen Zentrierelement auf kostengünstige Weise darstellbar.A further embodiment is characterized in that the support surface is designed in the form of a circle segment whose center lies on the first axis of rotation of the guide vane belonging to a coupling element. In this embodiment, particularly advantageous contact conditions between the adjusting ring and the at least one centering can be displayed in a cost effective manner.

In weiterer, besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung wälzt das Zentrierelement über seine Abstützfläche auf dem Verstellring beim Drehen des Verstellrings ab. Der Verstellring wird somit beim Drehen mittels des wenigstens einen Zentrierelements geführt und somit zentriert, so dass eine einfache und reibungsarme Verstellung der Leitschaufeln möglich ist. Ferner können die Leitschaufeln dadurch hinsichtlich ihrer Drehstellung um die jeweilige, erste Drehachse besonders präzise eingestellt werden, was dem Wirkungsgrad des Abgasturboladers zugute kommt.In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, the centering element rolls over its support surface on the adjusting ring during rotation of the adjusting ring. The adjusting ring is thus guided during rotation by means of the at least one centering element and thus centered, so that a simple and low-friction adjustment of the guide vanes is possible. Furthermore, the guide vanes can thereby be set particularly precisely with respect to their rotational position about the respective first rotational axis, which benefits the efficiency of the exhaust gas turbocharger.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Mehrzahl von Zentrierelementen zum Zentrieren des Verstellrings relativ zur zweiten Drehachse vorgesehen, wobei die Zentrierelemente jeweils an einem der Kopplungselemente angeordnet sind. Durch die Verwendung der mehreren Zentrierelemente ist eine besonders sichere und definierte Führung des Verstellrings gewährleistet. Zudem können auf den Verstellring und auf die Zentrierelemente wirkende Belastungen gering gehalten werden.In a further advantageous embodiment of the invention, a plurality of centering elements for centering the adjusting ring is provided relative to the second axis of rotation, wherein the centering elements are each arranged on one of the coupling elements. By using the plurality of centering a particularly secure and defined guidance of the adjusting ring is ensured. In addition, loads acting on the adjusting ring and on the centering elements can be kept low.

Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Zentrierelemente in Drehrichtung des Verstellrings um die zweite Drehachse gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Daraus resultiert eine besonders gleichmäßige Verteilung von auf den Verstellring und die Zentrierelemente wirkenden Belastungen, so dass die Gefahr von Überlastungen einzelner der Zentrierelemente gering gehalten werden kann.Finally, it has proven to be particularly advantageous if the centering elements are arranged distributed uniformly in the direction of rotation of the adjusting ring about the second axis of rotation. This results in a particularly uniform distribution of loads acting on the adjusting ring and the centering, so that the risk of overloading each of the centering elements can be kept low.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figure are not only in the respectively indicated combination but also in others Combinations or alone, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Vorderansicht einer Verstelleinrichtung für einen Abgasturbolader, mit einem um eine Drehachse drehbaren Verstellring zum Drehen von Leitschaufeln zum Leiten von Abgas, wobei der Verstellring mittels einer Mehrzahl von Zentrierelementen relativ zu seiner Drehachse zentriert ist, und wobei die Zentrierelemente in jeweilige Kopplungselemente integriert sind, über die der Verstellring mit den Leitschaufeln zusammenwirkt.The drawing shows in the single figure a schematic front view of an adjusting device for an exhaust gas turbocharger, with an about an axis rotatable adjusting ring for rotating vanes for guiding exhaust gas, wherein the adjusting ring is centered by means of a plurality of centering elements relative to its axis of rotation, and wherein the Centering elements are integrated into respective coupling elements, via which the adjusting ring cooperates with the guide vanes.

Die Figur zeigt in einer schematischen Vorderansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verstelleinrichtung für einen Abgasturbolader. Der Abgasturbolader ist einer beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine zugeordnet, wobei die Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, dient. Der Abgasturbolader weist eine in der Figur nicht erkennbare Turbine auf, welche in einem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Ferner umfasst der Abgasturbolader einen in der Figur nicht erkennbaren Verdichter, welcher in einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist.The figure shows in a schematic front view with a whole 10 designated adjusting device for an exhaust gas turbocharger. The exhaust gas turbocharger is assigned to an internal combustion engine designed, for example, as a reciprocating internal combustion engine, with the internal combustion engine serving to drive a motor vehicle, in particular a passenger car. The exhaust gas turbocharger has a turbine, which can not be identified in the figure, which is arranged in an exhaust gas tract of the internal combustion engine. Furthermore, the exhaust gas turbocharger comprises a compressor, not visible in the figure, which is arranged in an intake tract of the internal combustion engine.

Der Verdichter dient dabei zum Verdichten von der Verbrennungskraftmaschine zuzuführender Luft, wobei der Verdichter von der Turbine antreibbar ist. Hierzu umfasst der Abgasturbolader eine Welle, mit welcher ein Verdichterrad des Verdichters und ein Turbinenrad der Turbine drehfest verbunden sind. Abgas der Verbrennungskraftmaschine wird über eine Abgasverrohrung im Abgastrakt der Turbine zugeleitet. Das Abgas kann das Turbinenrad anströmen und dadurch antreiben. In der Folge wird das Verdichterrad über die Welle von dem Turbinenrad angetrieben und kann die Luft verdichten.The compressor is used for compressing air to be supplied to the internal combustion engine, wherein the compressor can be driven by the turbine. For this purpose, the exhaust gas turbocharger comprises a shaft with which a compressor wheel of the compressor and a turbine wheel of the turbine are rotatably connected. Exhaust gas of the internal combustion engine is fed via an exhaust pipe in the exhaust tract of the turbine. The exhaust gas can flow to the turbine wheel and thereby drive. As a result, the compressor wheel is driven by the turbine wheel via the shaft and can compress the air.

Die Verstelleinrichtung 10 dient nun zur Darstellung einer sogenannten variablen Turbinengeometrie der Turbine. Mittels der variablen Turbinengeometrie kann ein effektiver, von dem Abgas durchströmbarer und stromauf des Turbinenrads angeordneter Strömungsquerschnitt variabel eingestellt werden. Hierdurch kann die Turbine bzw. der Strömungsquerschnitt an unterschiedliche Massenströme des Abgases und somit an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine variabel angepasst werden. Ferner ist es dadurch möglich, den vom Abgasturbolader bereitstellbaren Ladedruck einzustellen.The adjusting device 10 now serves to represent a so-called variable turbine geometry of the turbine. By means of the variable turbine geometry, an effective flow cross-section, through which the exhaust gas can flow and which is arranged upstream of the turbine wheel, can be set variably. As a result, the turbine or the flow cross section can be variably adapted to different mass flows of the exhaust gas and thus to different operating points of the internal combustion engine. Furthermore, this makes it possible to adjust the boost pressure that can be provided by the exhaust gas turbocharger.

Zum Einstellen des Strömungsquerschnitts umfasst die Verstelleinrichtung 10 eine Mehrzahl von in der Figur nicht erkennbaren Leitschaufeln zum Leiten des Abgases. Mit anderen Worten dienen die Leitschaufeln zum Ableiten oder Umlenken des Abgases. Die Verstelleinrichtung 10 umfasst ein Lagerelement 12, an dem die Leitschaufeln um eine jeweilige, erste Drehachse relativ zu dem Lagerelement 12 drehbar gelagert sind. Diese jeweiligen, ersten Drehachsen sind in der Figur beispielhaft anhand von drei ersten Drehachsen 14 veranschaulicht.For adjusting the flow cross-section, the adjusting device comprises 10 a plurality of guide vanes, not visible in the figure, for conducting the exhaust gas. In other words, the vanes serve to divert or redirect the exhaust gas. The adjusting device 10 includes a bearing element 12 in that the guide vanes about a respective, first axis of rotation relative to the bearing element 12 are rotatably mounted. These respective, first axes of rotation are in the figure by way of example with reference to three first axes of rotation 14 illustrated.

Die Verstelleinrichtung 10 umfasst darüber hinaus einen Verstellring 16 zum Drehen der Leitschaufeln um die jeweiligen, ersten Drehachsen 14. Dazu ist der Verstellring 16 um eine zweite Drehachse 17 drehbar. Wie aus der Figur erkennbar ist, ist die zweite Drehachse 17 in radialer Richtung des Verstellrings 16 äquidistant von den ersten Drehachsen 14 nach innen hin beabstandet. Der Verstellring 16 wirkt mit den Leitschaufeln über jeweilige, den Leitschaufeln zugeordnete Kopplungselemente zusammen, wobei in der Figur der Übersichtlichkeit wegen lediglich vier der Kopplungselemente mit dem Bezugszeichen 18 versehen sind.The adjusting device 10 also includes an adjusting ring 16 for rotating the vanes about the respective first axes of rotation 14 , This is the adjusting ring 16 around a second axis of rotation 17 rotatable. As can be seen from the figure, the second axis of rotation is 17 in the radial direction of the adjusting ring 16 equidistant from the first axes of rotation 14 spaced inwards. The adjusting ring 16 cooperates with the guide vanes via respective coupling elements associated with the guide vanes, wherein in the figure for clarity only four of the coupling elements are designated by the reference numeral 18 are provided.

Die Kopplungselemente 18 sind dabei mit den jeweiligen Leitschaufeln drehfest verbunden, so dass die Kopplungselemente 18 um die jeweiligen Drehachsen 14 verschwenkbar sind. Die Kopplungselemente 18 erstrecken sich ausgehend von der jeweiligen Drehachse 14 in radialer Richtung nach außen in Richtung des Verstellrings 16 und werden üblicherweise auch als Verstellhebel bezeichnet.The coupling elements 18 are rotatably connected to the respective vanes, so that the coupling elements 18 around the respective axes of rotation 14 are pivotable. The coupling elements 18 extend from the respective axis of rotation 14 in the radial direction outward in the direction of the adjusting ring 16 and are commonly referred to as an adjustment lever.

Der Verstellring 16 wirkt mit den jeweiligen Leitschaufeln über die jeweiligen Kopplungselemente 18 nun derart zusammen, dass die Kopplungselemente 18 in jeweilige, korrespondierende Aufnahmen eingreifen. Von diesen Aufnahmen sind in der Figur beispielhaft sechs Aufnahmen mit dem Bezugszeichen 20 versehen.The adjusting ring 16 acts with the respective vanes on the respective coupling elements 18 now together so that the coupling elements 18 intervene in respective, corresponding recordings. Of these recordings are in the figure by way of example six recordings with the reference numeral 20 Mistake.

Vorliegend weisen die Kopplungselemente 18 an einem jeweiligen, in radialer Richtung äußeren Endbereich jeweilige Köpfe auf, welche gegenüber jeweiligen, sich in radialer Richtung nach innen hin an die Köpfe anschließenden Teilbereichen erweitert sind. Diese Köpfe sind dabei zumindest teilweise in der jeweiligen Aufnahme 20 aufgenommen. Die Aufnahmen 20 sind Ausnehmungen einer in radialer Richtung nach innen weisenden, innenumfangsseitigen Mantelfläche des Verstellrings 16, wobei die Aufnahmen 20 in radialer Richtung nach außen hin geschlossen sind.In the present case have the coupling elements 18 at a respective, in the radial direction outer end region of respective heads, which are widened relative to respective, in the radial direction inwardly to the heads adjacent portions. These heads are at least partially in the respective recording 20 added. The pictures 20 are recesses of a radially inwardly facing, inner peripheral side surface of the adjusting ring 16 , where the shots 20 are closed in the radial direction to the outside.

Durch diese Aufnahme der Köpfe der Kopplungselemente 18 in den jeweiligen Aufnahmen 20 sind die Kopplungselemente 18 mit dem Verstellring 16 in Umfangsrichtung bzw. Drehrichtung dieses zumindest formschlüssig gekoppelt. Wird nun der Verstellring 16 um seine zweite Drehachse 17 gedreht, so nimmt er die Kopplungselemente 18 über die Aufnahmen 20 mit, so dass die Kopplungselemente 18 um die jeweiligen, zweiten Drehachsen 14 verschwenkt werden. Da die Kopplungselemente 18 drehfest mit den Leitschaufeln verbunden sind, werden auch die Leitschaufeln um die ersten Drehachsen 14 gedreht bzw. verschwenkt.By this recording of the heads of the coupling elements 18 in the respective recordings 20 are the coupling elements 18 with the adjusting ring 16 in the circumferential direction or direction of rotation this coupled at least positively. Will now be the adjusting ring 16 around its second axis of rotation 17 turned, he takes the coupling elements 18 above the recordings 20 with, so that the coupling elements 18 around the respective second rotary axes 14 be pivoted. Because the coupling elements 18 rotatably connected to the vanes are also the vanes around the first axes of rotation 14 rotated or pivoted.

Zum Lagern und zum Zentrieren, d. h. Positionieren des Verstellrings 16 relativ zum Lagerelement 12 sind vorliegend drei Zentrierelemente 22 vorgesehen. Wie aus der Figur erkennbar ist, sind die Zentrierelement 22 an einem jeweiligen der Kopplungselemente 18 angeordnet. Vorliegend sind die Zentrierelemente 22 mit dem jeweilig zugehörigen Kopplungselement 18 einstückig ausgebildet und somit in das jeweilige Kopplungselement 18 integriert. Somit ist auch die Zentrierungsfunktion der Zentrierelemente 22 in die entsprechenden Kopplungselemente 18 integriert. Durch diese Integration können von den Kopplungselementen 18 separat ausgebildete Elemente zum Lagern und Zentrieren des Verstellrings 16 vermieden werden. Die Zentrierung des Verstellrings 16 ist somit auf einfache Weise mit einer nur sehr geringen Teileanzahl möglich. Darüber hinaus ist eine besonders genaue Zentrierung des Verstellrings 16 relativ zum Lagerelement 12 darstellbar, so dass die Leitschaufeln in ihrer jeweiligen Drehstellung um die jeweilige, erste Drehachse 14 besonders präzise positioniert werden können. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die Leitschaufeln besonders präzise in ihre jeweilige Schließstellung einzustellen. In dieser Schließstellung ist der effektive Strömungsquerschnitt auf einen minimalen Wert eingestellt.For storage and centering, ie positioning of the adjusting ring 16 relative to the bearing element 12 are present three centering 22 intended. As can be seen from the figure, the centering element 22 at a respective one of the coupling elements 18 arranged. In the present case are the centering elements 22 with the respective associated coupling element 18 integrally formed and thus in the respective coupling element 18 integrated. Thus, also the centering function of the centering elements 22 in the corresponding coupling elements 18 integrated. This integration allows the coupling elements 18 separately formed elements for storing and centering the adjusting ring 16 be avoided. The centering of the adjusting ring 16 is thus possible in a simple manner with only a very small number of parts. In addition, a particularly accurate centering of the adjusting ring 16 relative to the bearing element 12 representable, so that the guide vanes in their respective rotational position about the respective, first axis of rotation 14 can be positioned very precisely. This makes it possible in particular to adjust the guide vanes particularly precisely in their respective closed position. In this closed position, the effective flow cross section is set to a minimum value.

Wie der Figur ferner zu entnehmen ist, sind die jeweiligen Zentrierelemente 22 außerhalb der jeweiligen Aufnahme 20 angeordnet. Hierdurch ist eine besonders präzise Zentrierung des Verstellrings 16 realisierbar.As the figure also shows, the respective centering elements 22 outside the respective recording 20 arranged. As a result, a particularly precise centering of the adjusting ring 16 realizable.

Das jeweilige Zentrierelement 22 weist in Umfangsrichtung des Verstellrings 16 voneinander beabstandete Abstützflächen 24 auf, zwischen welchen der jeweilige Kopf angeordnet ist und welche in Richtung des Verstellrings 16 konvex, d. h. nach außen gewölbt sind. Die jeweiligen Abstützflächen 24 sind dabei in Form eines jeweiligen Kreissegments ausgebildet, dessen Mittelpunkt auf der jeweiligen, ersten Drehachse 14 liegt. Die Abstützflächen 24 sind dabei jeweilige Wälzflächen, über die das jeweilige Zentrierelement 22 auf den Verstellring 16 innenumfangsseitig abwälzt, wenn der Verstellring 16 um seine erste Drehachse 17 gedreht wird. Zwischen dem Verstellring 16 und den als Führungselemente wirkenden Zentrierelementen 22 kommt es somit nicht zu einer Gleitreibung, sondern es besteht ein jeweiliger Wälzkontakt. Dadurch kann die Reibung der Verstelleinrichtung 10 insgesamt besonders gering gehalten werden. Durch das Abwälzen ist auch eine besonders vorteilhafte Führung des Verstellrings 16 um seine erste Drehachse 17 über die Zentrierelemente 22 realisierbar.The respective centering element 22 has in the circumferential direction of the adjusting ring 16 spaced support surfaces 24 on, between which the respective head is arranged and which in the direction of the adjusting ring 16 convex, ie arched outwards. The respective support surfaces 24 are formed in the form of a respective circle segment whose center is on the respective first axis of rotation 14 lies. The support surfaces 24 are respective rolling surfaces over which the respective centering 22 on the adjusting ring 16 on the inner peripheral side rolls when the adjusting ring 16 around his first axis of rotation 17 is turned. Between the adjusting ring 16 and the centering elements acting as guide elements 22 Thus, it does not come to a sliding friction, but there is a respective rolling contact. As a result, the friction of the adjustment 10 overall be kept very low. By rolling is also a particularly advantageous leadership of the adjusting ring 16 around his first axis of rotation 17 via the centering elements 22 realizable.

Da eine nur sehr gering Anzahl an Bauteilen der Verstelleinrichtung 10 Verwendung finden, kann ein Funktionsspiel besonders gering gehalten werden. Dieses Funktionsspiel ist vorgesehen, um auch bei hohen Temperaturen die erwünschte Funktion der Verstelleinrichtung 10 zu gewährleisten, um beispielsweise ein Verklemmen der Bauteile zu vermeiden. Da das Funktionsspiel aufgrund der nur sehr geringen Anzahl an Bauteilen gering gehalten werden kann, kann auch das Hystereseverhalten gering gehalten werden. Hierdurch ist eine besonders gleichmäßige Positionierung der Leitschaufeln untereinander darstellbar. Dies bedeutet, dass die Leitschaufeln, insbesondere in ihrer jeweiligen Schließstellung, hinsichtlich ihrer Position nicht oder nur sehr geringfügig voneinander abweichen. Hierdurch kann der Abgasturbolader besonders effektiv auf unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine eingestellt werden. Daraus resultiert ein sehr hoher Wirkungsgrad, insbesondere ein sehr hoher Turbinenwirkungsgrad, insbesondere im geschlossenen Zustand der Leitschaufeln.Since only a very small number of components of the adjustment 10 Find use, a functional game can be kept very low. This functional game is provided to the desired function of the adjusting device even at high temperatures 10 to ensure, for example, to avoid jamming of the components. Since the functional clearance can be kept low due to the very small number of components, and the hysteresis can be kept low. As a result, a particularly uniform positioning of the guide vanes is represented with each other. This means that the guide vanes, in particular in their respective closed position, do not differ or only very slightly differ from one another with regard to their position. As a result, the exhaust gas turbocharger can be adjusted particularly effectively to different operating points of the internal combustion engine. This results in a very high efficiency, in particular a very high turbine efficiency, especially in the closed state of the vanes.

Zur Realisierung einer besonders sicheren Führung des Verstellrings 16 durch die Zentrierelemente 22 sind die Zentrierelemente 22 in Umfangsrichtung des Verstellrings 16 oder entlang seiner Drehrichtung um die zweite Drehachse 17 vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet. Dadurch kann auch die auf die Zentrierelemente 22 und auf den Verstellring 16 wirkende Belastung gering gehalten werden. Die Zentrierelemente 22 können beispielsweise in Drehrichtung bzw. Umfangsrichtung paarweise um zumindest im Wesentlichen 120° voneinander beabstandet sein.To realize a particularly secure guidance of the adjusting ring 16 through the centering elements 22 are the centering elements 22 in the circumferential direction of the adjusting ring 16 or along its direction of rotation about the second axis of rotation 17 preferably arranged evenly distributed. This can also affect the centering 22 and on the adjusting ring 16 acting load to be kept low. The centering elements 22 For example, in the direction of rotation or circumferential direction may be spaced apart in pairs by at least substantially 120 ° from each other.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Verstelleinrichtungadjustment
1212
Lagerelementbearing element
1414
erste Drehachsefirst axis of rotation
1616
Verstellringadjusting
1717
zweite Drehachsesecond axis of rotation
1818
Kopplungselementcoupling element
2020
Aufnahmeadmission
2222
Zentrierelementcentering
2424
Abstützflächesupporting

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10313167 B4 [0003, 0005] DE 10313167 B4 [0003, 0005]
  • EP 2500526 A1 [0006] EP 2500526 A1 [0006]

Claims (8)

Verstelleinrichtung (10) für einen Abgasturbolader, mit an wenigstens einem Lagerelement (12) der Verstelleinrichtung (10) um eine jeweilige erste Drehachse (14) relativ zu dem Lagerelement (12) drehbar gelagerten Leitschaufeln zum Leiten von Abgas, mit einem um eine zweite Drehachse (17) drehbaren und mit den Leitschaufeln über ein jeweiliges Kopplungselement (18) zusammenwirkenden Verstellring (16) zum Drehen der Leitschaufeln um die jeweiligen, ersten Drehachsen (14), und mit wenigstens einem Zentrierelement (22), mittels welchem der Verstellring (16) relativ zu dem Lagerelement (12) zentriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zentrierelement (22) an einem der Kopplungselemente (18) angeordnet ist.Adjusting device ( 10 ) for an exhaust gas turbocharger, with at least one bearing element ( 12 ) of the adjusting device ( 10 ) about a respective first axis of rotation ( 14 ) relative to the bearing element ( 12 ) rotatably mounted guide vanes for conducting exhaust gas, with a about a second axis of rotation ( 17 ) and with the guide vanes via a respective coupling element ( 18 ) cooperating adjusting ring ( 16 ) for rotating the guide vanes about the respective first axes of rotation ( 14 ), and with at least one centering element ( 22 ), by means of which the adjusting ring ( 16 ) relative to the bearing element ( 12 ) is centered, characterized in that the at least one centering element ( 22 ) on one of the coupling elements ( 18 ) is arranged. Verstelleinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zentrierelement (22) einstückig mit dem einen Kopplungselement (18) ausgebildet ist.Adjusting device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the at least one centering element ( 22 ) in one piece with the one coupling element ( 18 ) is trained. Verstelleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Kopplungselement (18) zumindest teilweise in eine korrespondierende Aufnahme (20) des Verstellrings (16) eingreift, über welche die dem einen Kopplungselement (18) zugeordnete Leitschaufel drehbar ist, wobei das wenigstens eine Zentrierelement (22) außerhalb der Aufnahme (20) angeordnet ist.Adjusting device ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the one coupling element ( 18 ) at least partially into a corresponding receptacle ( 20 ) of the adjusting ring ( 16 ) engages over which the one coupling element ( 18 ) associated vane is rotatable, wherein the at least one centering element ( 22 ) outside the recording ( 20 ) is arranged. Verstelleinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zentrierelement (22) wenigstens eine Abstützfläche (24) zum Zentrieren des Verstellrings (24) aufweist, welche in Richtung des Verstellrings (16) konvex ist.Adjusting device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one centering element ( 22 ) at least one support surface ( 24 ) for centering the adjusting ring ( 24 ), which in the direction of the adjusting ring ( 16 ) is convex. Verstelleinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützfläche (24) in Form eines Kreissegments ausgebildet ist, dessen Mittelpunkt auf der ersten Drehachse (14) der zu dem einen Kopplungselement (18) gehörenden Leitschaufel liegt.Adjusting device ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the support surface ( 24 ) is formed in the form of a circle segment, whose center on the first axis of rotation ( 14 ) to the one coupling element ( 18 ) belonging vane. Verstelleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zentrierelement (22) über seine Abstützfläche (24) an dem Verstellring (16) beim Drehen des Verstellrings (16) abwälzt.Adjusting device ( 10 ) according to one of claims 4 or 5, characterized in that the at least one centering element ( 22 ) via its support surface ( 24 ) on the adjusting ring ( 16 ) when turning the adjusting ring ( 16 ) rolls. Verstelleinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl Zentrierelementen (22) zum Zentrieren des Verstellrings (16) relativ zum Lagerelement (12) vorgesehen ist, welche jeweils an einem der Kopplungselemente (18) angeordnet sind.Adjusting device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of centering elements ( 22 ) for centering the adjusting ring ( 16 ) relative to the bearing element ( 12 ) is provided, which in each case on one of the coupling elements ( 18 ) are arranged. Verstelleinrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierelemente (22) in Drehrichtung des Verstellrings (16) um die zweite Drehachse (17) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.Adjusting device ( 10 ) according to claim 7, characterized in that the centering elements ( 22 ) in the direction of rotation of the adjusting ring ( 16 ) about the second axis of rotation ( 17 ) are arranged evenly distributed.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10313167B4 (en) 2003-03-25 2005-01-13 Ihi Charging Systems International Gmbh Guide vane adjustment for turbocharger with variable turbine geometry
EP2500526A1 (en) 2011-03-15 2012-09-19 Bosch Mahle Turbo Systems GmbH & Co. KG Adjustment ring of a charging device

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