DE102014218342A1 - Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie für einen Abgasturbolader - Google Patents

Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie für einen Abgasturbolader Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1) für einen Abgasturbolader, – mit einem Gehäuse (2), – mit einem Schaufellagerring, an dem eine Mehrzahl von Leitschaufeln drehbar gelagert ist, – mit einem Steuerhebel (4) zum Verstellen der Leitschaufeln zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung, – mit einer drehfest mit dem Steuerhebel (4) verbundenen Stellwelle (5), welche drehbar am Gehäuse (2) gelagert ist und zur drehbaren Lagerung teilweise in einer Durchgangsöffnung (6), die in einer ersten Gehäusewand (7a) des Gehäuses (2) vorgesehen ist, aufgenommen ist, – wobei sich die Stellwelle (5) in der Durchgangsöffnung (6) direkt an der ersten Gehäusewand (7a) abstützt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie für einen Abgasturbolader sowie einen Abgasturbolader mit einer solchen variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie.
  • Zur Regelung der Turbinen- oder Verdichterleistung in einem Abgasturbolader kommen oftmals Strömungsmaschinen mit einer sogenannten variablen Turbinen- bzw. Verdichtergeometrie zum Einsatz, welche eine Variation der Zuströmung eines Fluids wie etwa Abgas oder Frischluft zum Laufrad der Strömungsmaschine mittels verstellbarer Leitschaufeln erlauben. Eine solche Verstellbarkeit erlaubt eine optimale Anpassung der Anströmung des Laufrads mit dem Fluid in Abhängigkeit von der momentan in eintretenden Fluidmenge. Ein Verstellen der Leitschaufeln in eine Öffnungsstellung mit maximalem Strömungsquerschnitt für den Fall einer großen Abgas- bzw. Frischluftmenge sorgt dafür, dass die Gasmoleküle nicht mit zu hoher Geschwindigkeit auf das Laufrad treffen. Nimmt die in die Strömungsmaschine eintretende Fluidmenge jedoch ab, etwa weil die dem Abgasturbolader vorgeschaltete Brennkraftmaschine gerade mit niedriger Drehzahl betrieben wird, so hat ein Verstellen der Leitschaufeln in eine Schließstellung mit minimalem Strömungsquerschnitt eine Beschleunigung der Gasmoleküle zur Folge. Im Ergebnis treffen zwar weniger Gasmoleküle auf das Laufrad, jedoch mit erhöhter Geschwindigkeit, so dass das Laufrad der Strömungsmaschine beschleunigt wird.
  • Zur Verstellung der Leitschaufeln zwischen ihrer Öffnungs- und Schließstellung werden oftmals Stelleinrichtungen, typischerweise in der Art von Stellhebeln, verwendet, die mit den drehbaren Leitschaufeln direkt oder indirekt – etwa über einen sogenannten Verstellring – gekoppelt sind. Zum Bewegen der als Stellhebel ausgebildeten Stelleinrichtung bietet sich dessen drehfeste Verbindung mit einem Aktuatorhebel über eine sogenannte Stellwelle an. Mittels des Aktuatorhebels, der seinerseits mit einem elektrischen Aktuator antriebsverbunden sein kann, ist der Stellhebel somit zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung bewegbar. Bei herkömmlichen variablen Turbinen und-/oder Verdichtergeometrien ist die Stellwelle üblicherweise wenigstens teilweise in einer am Leitschaufelträgerring oder in einer am Gehäuse vorgesehenen Lagerbuchse aufgenommen und drehbar in dieser gelagert. Eine derartig aufgebaute variable Turbinengeometrie ist beispielsweise aus der EP 0 226 444 B1 bekannt.
  • Es ist nun eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie zu schaffen, welche sich gegenüber herkömmlichen variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrien durch reduzierte Fertigungskosten auszeichnet.
  • Grundgedanke der Erfindung ist demnach, die Stellwelle zum Verstellen der Leitschaufeln nicht mit Hilfe eines ortsfest am Gehäuse angebrachten Bauteils – typischerweise einer Lagerbuchse o.ä. – drehbar am Gehäuse zu lagern, sondern auf ein solches zusätzliches Bauteil gänzlich zu verzichten. Mit anderen Worten, der Steuerhebel wird erfindungsgemäß direkt am Gehäuse gelagert. Hierzu wird am Gehäuse eine geeignet dimensionierte Durchgangsöffnung vorgesehen, in welcher die Stellwelle relativ zum Gehäuse drehverstellbar aufgenommen werden kann. Dies führt zur gewünschten direkten Abstützung der Stellwelle am Gehäuse.
  • Da bei der erfindungsgemäßen variablen Turbinen- bzw. Verdichtergeometrie auf eine herkömmliche Lagerbuchse oder ein ähnliches, separat zum Gehäuse ausgebildetes Bauteil verzichtet wird, entfällt auch eine aufwändige Montage der Lagerbuchse in das Gehäuse, beispielsweise mittels Verpressen. Im Ergebnis führt dies bei der Herstellung der variablen Turbinen- bzw. Verdichtergeometrie zu erheblich reduzierten Fertigungskosten.
  • Eine erfindungsgemäße variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie für einen Abgasturbolader besitzt ein geeignet dimensioniertes und ein einen Gehäuseinnenraum begrenzendes Gehäuse. Die variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie umfasst einen Schaufellagerring, an dem eine Mehrzahl von Leitschaufeln drehbar gelagert ist. Zum Verstellen der Leitschaufeln zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung ist ein Steuerhebel vorgesehen. Drehfest mit diesem Steuerhebel verbunden ist eine Stellwelle, welche drehbar am Gehäuse gelagert ist und zur drehbaren Lagerung wenigstens teilweise in einer Durchgangsöffnung aufgenommen ist, die wiederum in einer ersten Gehäusewand des Gehäuses ausgebildet ist. Erfindungsgemäß stützt sich die Stellwelle innerhalb der Durchgangsöffnung direkt an der ersten Gehäusewand ab.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann auf einem die Durchgangsöffnung begrenzenden Wandabschnitt der ersten Gehäusewand eine Schutzbeschichtung vorgesehen werden. Eine solche Schutzbeschichtung verbessert die Resistenz des Gehäuses gegen Verschleißerscheinungen, die reibungsbedingt aufgrund der Drehung der Stellwelle relativ zum Gehäuse in mehr oder weniger stark ausgeprägter Form auftreten kann.
  • Besonders zweckmäßig kann die Schutzbeschichtung Kohlenstoff und Stickstoff enthalten. Zur Herstellung einer solchen Schutzschicht empfiehlt sich ein dem Fachmann als "Nitrokarburieren" bekanntes, thermochemisches Verfahren. Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche des Gehäuses mit Stickstoff und Kohlenstoff angereichert. Im Ergebnis entsteht eine abrieb-resistente Nitrierschicht, die wiederum eine Verbindungsschicht und eine Diffusionsschicht aufweist.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform besitzt das Gehäuse eine der ersten Gehäusewand gegenüberliegende, zweite Gehäusewand, welche zusammen mit der ersten Gehäusewand den Gehäuseinnenraum teilweise begrenzt. In der zweiten Gehäusewand ist eine Ausnehmung vorgesehen, die bezüglich einer Draufsicht von außen auf die erste Gehäusewand mit der in der ersten Gehäusewand vorgesehenen Durchgangsöffnung fluchtet. Somit kann sich die Stellwelle nicht nur innerhalb der Durchgangsöffnung an der ersten Gehäusewand abstützen, sondern mit einem in der Ausnehmung aufgenommenen axialen Endabschnitt zusätzlich auch an besagten zweiter Gehäusewand. In jedem Fall erfolgt die Abstützung der Stellwelle direkt an der jeweiligen Gehäusewand.
  • Um die Lebensdauer der variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie zu erhöhen, erweist es sich als vorteilhaft, die bereits erläuterte Schutzbeschichtung auf der dem Gehäuseinnenraum zugewandten Seite des Gehäuses auch im Bereich der in der zweiten Gehäusewand ausgebildeten Ausnehmung vorzusehen. Es ist klar, dass die Schutzbeschichtung auch in diesem Fall – ebenso wie die Schutzbeschichtung im Bereich der Durchgangsöffnung – Kohlenstoff und Stickstoff enthalten kann. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass an allen Lagerungspunkten der Stellwelle am Gehäuse eine verschleißresistente Schutzbeschichtung vorhanden ist. Dies führt zu einem reduzierten Verschleiß in der Stellwelle und in denjenigen Abschnitten des Gehäuses, an welchen die Stellwelle mit dem Gehäuse mechanisch in Kontakt steht.
  • Zur stabilen Fixieren der Stellwelle entlang einer durch die Mittellängsachse der Stellwelle definierten axialen Richtung wird vorgeschlagen, die in der zweiten Gehäusewand vorgesehene Ausnehmung derart auszubilden und zu dimensionieren, dass sie für die Stellwelle als Axialanschlag für eine Bewegung entlang ihrer Mittellängsachse zur zweiten Gehäusewand des Gehäuses hin wirkt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Steuerhebel mittels einer Klemmverbindung, mittels einer Schraubverbindung oder mittels einer Pressverbindung drehfest an der Stellwelle befestigt sein.
  • Um eine Axialbewegung der Stellwelle innerhalb des Gehäuses – zumeist verursacht durch toleranzbedingtes axiales Spiel der Stellwelle im Gehäuse – zu verhindern, wird in einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, im Gehäuseinnenraum ein federelastisches Element anzuordnen. Dieses kann sich zur Vorspannung des Steuerhebels zur ersten Gehäusewand hin einenends an der zweiten Gehäusewand und anderenends am Steuerhebel abstützen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform kann das federelastische Element eine Schraubenfeder sein oder umfassen, die koaxial zur Mittellängsachse der Stellwelle angeordnet ist und die Stellwelle radial außen in Spiralform umschlingt. Auf diese Weise kann das federelastische Element Bauraum sparend an der Stellwelle angebracht werden. Alternativ zu einer solchen Schraubenfeder ist auch die Verwendung einer geeignet ausgebildete Spiralfeder, einer Wellenfeder oder einer Tellerfeder denkbar.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann zwischen Steuerhebel und zweiter Gehäusewand eine als Dichtelement wirkende Lagerscheibe vorgesehen werden, welche den Gehäuseinnenraum im Bereich der Durchgangsöffnung gegen die äußere Umgebung des Gehäuses abdichtet.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann auch die in der zweiten Gehäusewand vorgesehene Ausnehmung eine Durchgangsöffnung sein, welche den Gehäuseinnenraum fluidisch mit der äußeren Umgebung des Gehäuses verbindet und in einem dem Gehäuseinnenraum zugewandten ersten Axialabschnitt einen ersten Öffnungsdurchmesser aufweist. Dieser erste Axialabschnitt geht vom Gehäuseinnenraum weg in einen zweiten Axialabschnitt mit einem zweiten Öffnungsdurchmesser über, der kleiner ist als der erste Öffnungsdurchmesser. Die Stellwelle ist im ersten Axialabschnitt aufgenommen. Im zweiten Axialabschnitt kann ein Vorspannelement aufgenommen sein, welches sich – analog zum federelastischen Element im Gehäuseinnenraum – zur Vorspannung der Stellwelle gegen die erste Gehäusewand einenends an einer der zweiten Gehäusewand zugeordneten Stirnseite der Stellwelle abstützt. Anderenends kann sich das Vorspannelement und an einer Gehäusewand eines Verdichter-/Turbinengehäuses abstützen, welches an einer vom Gehäuseinnenraum abgewandten Seite der zweiten Gehäusewand an dieser anliegen kann. Auch auf diese Weise kann eine Vorspannung der Stellwelle zur ersten Gehäusewand hin erzielt werden. Dabei ist das Vorspannelement – im Gegensatz zum oben vorgestellten federelastischen Element – nicht innerhalb des Gehäuses im Gehäuseinnenraum angeordnet, sondern außerhalb des Gehäuses. Somit ist das Vorspannelement für einen Werker besonders leicht zugänglich.
  • Als konstruktiv besonders zweckmäßig erweist sich eine vorteilhafte Weiterbildung der vorangehend erläuterten Ausführungsform, bei welcher das Vorspannelement stempelartig ausgebildet ist. Ein Vorspannelement mit einer solchen geometrischen Formgebung umfasst einen Stempel-Schaft, der im zweiten Axialabschnitt der Durchgangsöffnung angeordnet ist. Dieser Stempel-Schaft geht von der Stellwelle weg in einen Stempelabschnitt über, der in einer zum Stempelabschnitt komplementären Ausnehmung aufgenommen ist. Diese Ausnehmung ist auf der vom Gehäuseinnenraum abgewandten Seite der zweiten Gehäusewand vorgesehen.
  • Die Erfindung betrifft weiteren einen Abgasturbolader mit einer vorangehend vorgestellten Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • 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.
  • 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 Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
  • 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie in einem Längsschnitt,
  • 2 eine erste Variante des Beispiels der 1,
  • 3 eine zweite Variante des Beispiels der 1,
  • 4 eine Detaildarstellung des Steuerhebels der 1 bis 3, welcher mittels einer Schraubverbindung an der Stellwelle befestigt ist,
  • 5 eine weitere Detaildarstellung des Steuerhebels der 1 bis 3, welcher mittels einer Klemmverbindung an der Stellwelle befestigt ist.
  • 1 zeigt in einem Längsschnitt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1. Diese umfasst ein einen Gehäuseinnenraum 3 begrenzendes Gehäuse 2, welches eine erste Gehäusewand 7a und eine der ersten Gehäusewand 7a gegenüberliegende, zweite Gehäusewand 7b aufweist. Die variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 umfasst auch einen Schaufellagerring, an dem eine Mehrzahl von Leitschaufeln drehbar gelagert ist (nicht gezeigt). Zur Verstellung der Leitschaufeln zwischen ihrer Öffnungs- und Schließstellung umfasst die variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie eine Stelleinrichtung in Form eines Stellhebels 37, der mit den drehbaren Leitschaufeln für deren Verstellung zwischen der Öffnungs- und Schließstellung über einen am Gehäuse gelagerten Verstellring (nicht gezeigt) gekoppelt ist. Zum Bewegen des Stellhebels 37 ist dieser drehfest mit einer Stellwelle 5 verbunden. Die variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 umfasst ferner einen drehfest mit der Stellwelle 5 verbundenen Steuerhebel 4, der wiederum mit einem elektrischen Aktuator (nicht gezeigt) antriebsverbunden sein kann. Die Stellwelle 5 besitzt eine Mittellängsachse M, durch deren Lage eine axiale Richtung A der Stellwelle 5 festgelegt ist. Zur drehfesten Fixierung des Steuerhebels 4 an der Stellwelle 5 kann im Steuerhebel 4 ein geeignet dimensionierter Durchbruch 16 vorgesehen sein, welcher von der Stellwelle 5 durchgriffen wird.
  • Entsprechend der 4 kann der Steuerhebel 4 mittels einer Schraubverbindung 12 drehfest an der Stellwelle 5 fixiert sein. Eine solche Schraubverbindung 12 kann eine in der Stellwelle 5 vorgesehene Gewindebohrung 13 umfassen, welche mit einer im Steuerhebel 4 vorgesehenen Durchgangsöffnung 15 fluchtet. Zum Fixieren des Steuerhebels 4 an der Stellwelle 5 wird eine Gewindeschraube 14 verwendet.
  • 5 zeigt eine zum Szenario der 4 alternative Variante zur drehfesten Befestigung des Steuerhebels 4 an der Stellwelle 5 mit Hilfe einer Klemmverbindung. In diesem Fall kann der Steuerhebel 4 mit zwei zangenartigen Endabschnitten 17a, 17b ausgestattet werden, welche jeweils teilweise einen Durchbruch 16 zur Aufnahme der Stellwelle 5 ausbilden und zwischen welchen ein zusätzlich ein spaltartiger Zwischenraum 18 ausgebildet ist. Im Endabschnitt 17a ist eine Gewindebohrung 19a vorgesehen, im Endabschnitt 17b eine mit der Gewindebohrung 19a fluchtende herkömmliche Bohrung 19b, die mit der Gewindebohrung 19a fluchtet. Durch ein Einschrauben einer Gewindeschraube 20 durch die Bohrung 19b hindurch in die Gewindebohrung 19a werden die beiden Endabschnitte 17a, 17b aneinandergedrückt und auf diese Weise gegen die Stellwelle 5 gepresst, so dass die gewünschte Klemmwirkung erzielt wird. Bei der Variante der 5 empfiehlt sich sowohl für die Stellwelle 5 als auch für den Durchbruch 16 im Querschnitt senkrecht zur Mittellängsachse M eine nicht-rotationssymmetrische Geometrie wie beispielsweise die in 5 exemplarisch gezeigte Geometrie eines Polygons in Form eines Sechsecks. Alternativ oder zusätzlich zu den in den 4 und 5 gezeigten Schraub- bzw. Klemmverbindungen ist auch eine Befestigung der Stellwelle 5 am Steuerhebel 4 mittels Verpressen denkbar, insbesondere in Verbindung mit der vorangehend genannten nichtrotationssymmetrischen Geometrie von Stellwelle 5 und Durchbruch 16. In diesem Fall können die Schrauben 14 und 20 entfallen.
  • Bei herkömmlichen variablen Turbinen und-/oder Verdichtergeometrien ist die Stellwelle 5 üblicherweise wenigstens teilweise in einer am Schaufellagering oder am Gehäuse 2 angebrachten Lagerbuchse aufgenommen und drehbar in dieser gelagert. Wie 1 illustriert, ist die Stellwelle 5 bei der erfindungsgemäßen variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 hingegen direkt am Gehäuse 2 drehbar gelagert. Hierzu ist die Stellwelle 5 wenigstens teilweise in einer Durchgangsöffnung 6 aufgenommen, die in der ersten Gehäusewand 7a des Gehäuses 2 ausgebildet ist. Wie 1 weiter erkennen lässt, stützt sich die Stellwelle 5 innerhalb der Durchgangsöffnung 6 direkt – also ohne Verwendung einer Lagerbuchse oder einem ähnlichen, ortsfest mit dem Gehäuse 2 verbundenen Bauteil – an der ersten Gehäusewand 7a ab. In der zweiten Gehäusewand 7b ist innenseitig eine Ausnehmung 10 vorgesehen, die mit der in der ersten Gehäusewand 7a vorgesehenen Durchgangsöffnung 6 fluchtet. Die Stellwelle 5 ist mit einem axialen Endabschnitt 11 in der Ausnehmung 10 aufgenommen und drehbar in dieser gelagert. Dies bedeutet, dass sich die Stellwelle 5 nicht nur innerhalb der Durchgangsöffnung 6 an der ersten Gehäusewand 7a abstützt, sondern innerhalb der Ausnehmung 10 auch an der zweiten Gehäusewand 7b. In beiden Fällen erfolgt die Abstützung der Stellwelle 5 direkt an den beiden Gehäusewänden 7a, 7b. Bevorzugt entspricht ein Innendurchmesser di der Durchgangsöffnung 6 sowie der Ausnehmung 10 jeweils einem Wellendurchmesser dv der Stellwelle 5.
  • Auf einem die Durchgangsöffnung 6 begrenzenden Wandabschnitt 9 der ersten Gehäusewand 7a und – alternativ oder zusätzlich dazu – in dem die Ausnehmung 10 begrenzenden Bereich der zweiten Gehäusewand 7b kann eine Schutzbeschichtung 8 vorgesehen sein, welche die Resistenz des Gehäuses 2 gegen Abrieb und Verschleiß verbessert. Die Schutzbeschichtung 8 kann mittels "Nitrokarburieren" auf den Wandabschnitt 9 und optional auch auf weitere Bereiche des Gehäuses 2 aufgebracht werden und Kohlenstoff sowie Stickstoff enthalten. Die Ausnehmung 10, insbesondere deren Ausnehmungstiefe t, ist im Beispielszenario derart dimensioniert und ausgebildet, dass sie für die Stellwelle 5 als Axialanschlag für eine Bewegung entlang der Mittellängsachse M zur zweiten Gehäusewand 7b des Gehäuses 2 hin wirkt.
  • Die 2 zeigt eine Variante des Beispiels der 1. Um eine Axialbewegung der Stellwelle 5 innerhalb des Gehäuses 2, verursacht etwa durch toleranzbedingtes axiales Spiel der Stellwelle 5 im Gehäuse 2, zu verhindern, ist im Gehäuseinnenraum 3 ein federelastisches Element 21 angeordnet, welches den Steuerhebel 4 und somit auch die drehfest am Steuerhebel 4 fixierte Stellwelle 5 zur ersten Gehäusewand 7a hin vorspannt. Hierzu stützt sich das federelastische Element 21 einenends an der zweiten Gehäusewand 7b und anderenends am Steuerhebel 4 ab. Wie in 2 schematisch dargestellt kann das federelastische Element 21 eine Schraubenfeder 22 sein oder umfassen, die koaxial zur Mittellängsachse M der Stellwelle 5 angeordnet ist und die Stellwelle 5 radial außen umschlingt. In Varianten des Beispiels kann anstelle einer Schraubenfeder auch eine geeignete Spiralfeder, Wellenfeder oder Tellerfeder verwendet werden.
  • Bei einer in 3 gezeigten, weiteren Variante des Beispiels der 1 ist auch die in der zweiten Gehäusewand 7b vorgesehene Ausnehmung 10 in Form einer Durchgangsöffnung 23 ausgebildet. Eine solche Durchgangsöffnung 23 weist in einem dem Gehäuseinnenraum 3 zugewandten ersten Axialabschnitt 24a einen ersten Öffnungsdurchmesser d1 auf, der dem Innendurchmesser di der Ausnehmung 10 im Beispiel der 1 und 2 entspricht. Der erste Axialabschnitt 24a der Durchgangsöffnung 23 geht vom Gehäuseinnenraum 3 weg in einen zweiten Axialabschnitt 24b mit einem zweiten Öffnungsdurchmesser d2 über, der kleiner ist als der erste Öffnungsdurchmesser d1. Die Stellwelle 5 ist im ersten Axialabschnitt 24a aufgenommen. Im zweiten Axialabschnitt ist ein Vorspannelement 25 angeordnet, welches sich zur Vorspannung der Stellwelle 5 gegen die erste Gehäusewand 7a einenends an einer der zweiten Gehäusewand 7b zugewandten Stirnseite 26 der Stellwelle 5 abstützt. Anderenends kann sich das Vorspannelement 25 an einer Gehäusewand 27 eines Verdichter-/Turbinengehäuses 29 abstützen. Das Verdichter-/Turbinengehäuse 29 liegt an einer der dem Gehäuseinnenraum 3 abgewandten Seite 28 der zweiten Gehäusewand 7b an dieser an. Auf diese Weise kann eine Vorspannung der Stellwelle 5 zur ersten Gehäusewand 7a hin erzielt werden. Darüber hinaus ist das Vorspannelement 25 nach einer Demontage des Gehäuses 2 vom Verdichter-/Turbinengehäuse 29 für einen Werker besonders leicht zugänglich.
  • Das Vorspannelement 25 kann wie in 3 gezeigt stempelartig ausgebildet sein und einen Stempel-Schaft 30 umfassen, der im zweiten Axialabschnitt 24b der Durchgangsöffnung 23 angeordnet ist. Dieser Stempel-Schaft 30 geht von der Stellwelle 5 weg in einen Stempelabschnitt 31 über, der in einer zum Stempelabschnitt 31 komplementären und auf der vom Gehäuseinnenraum 3 abgewandten Seite 28 der zweiten Gehäusewand 7b ausgebildeten Ausnehmung 32 aufgenommen ist und über die zweite Gehäusewand 7b vorsteht, solange das Verdichter-/Turbinengehäuse 29 nicht an der zweiten Gehäusewand 7b montiert ist.
  • Zur Abdichtung des Gehäuseinnenraums 3 gegen die äußere Umgebung 33 des Gehäuses 2 kann in den Beispielen der 1 bis 3 zwischen Steuerhebel 4 und erster Gehäusewand 7a eine als Dichtelement wirkende Lagerscheibe 34 vorgesehen werden, welche einen Zwischenraum zwischen der Stellwelle 5 und dem die Durchgangsöffnung 6 bildendend Wandabschnitt der ersten Gehäusewand 7a des Gehäuses 2 abdichtet.
  • Ist auch die Ausnehmung 10 wie in 3 gezeigt als Durchgangsöffnung 23 ausgebildet, so kann in dem die Durchgangsöffnung 23 begrenzenden Wandabschnitt der zweiten Gehäusewand 7b eine Aufnahmenut vorgesehen sein, in welcher teilweise ein Dichtungselement 35, beispielsweise in der Art eines Dichtungsrings, aufgenommen ist. Das Dichtungselement 35 dient zum Abdichten des Gehäuseinnenraums 3 gegen die äußere Umgebung 33 im Bereich der Durchgangsöffnung 33.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0226444 B1 [0003]

Claims (13)

  1. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1) für einen Abgasturbolader, – mit einem Gehäuse (2), – mit einem Schaufellagerring, an dem eine Mehrzahl von Leitschaufeln drehbar gelagert ist, – mit einem Steuerhebel (4) zum Verstellen der Leitschaufeln zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung, – mit einer drehfest mit dem Steuerhebel (4) verbundenen Stellwelle (5), welche drehbar am Gehäuse (2) gelagert ist und zur drehbaren Lagerung teilweise in einer Durchgangsöffnung (6), die in einer ersten Gehäusewand (7a) des Gehäuses (2) vorgesehen ist, aufgenommen ist, – wobei sich die Stellwelle (5) in der Durchgangsöffnung (6) direkt an der ersten Gehäusewand (7a) abstützt.
  2. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem die Durchgangsöffnung (6) begrenzenden Wandabschnitt (9) der ersten Gehäusewand (7a) eine Schutzbeschichtung (8) vorgesehen ist.
  3. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung (8) Kohlenstoff und Stickstoff enthält.
  4. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – das Gehäuse (2) eine der ersten Gehäusewand (7a) gegenüberliegende zweite Gehäusewand (7b) umfasst, welche zusammen mit der ersten Gehäusewand (7a) einen Gehäuseinnenraum (3) teilweise begrenzt, wobei in der zweiten Gehäusewand (7b) eine Ausnehmung (10) vorgesehen ist, die in einer Draufsicht von außen auf die erste Gehäusewand (7a) mit der in der ersten Gehäusewand (7a) vorgesehenen Durchgangsöffnung (6) fluchtet, – sich die Stellwelle (5) mit einem in der Ausnehmung (10) angeordneten axialen Endabschnitt (11) direkt an der zweiten Gehäusewand (7b) des Gehäuses (2) abstützt.
  5. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch auf einer Innenseite der zweiten Gehäusewand (7b) des Gehäuses (2), die dem Gehäuseinnenraum (3) zugewandt ist, im Bereich der Ausnehmung (10) eine Schutzbeschichtung (8) vorgesehen ist.
  6. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (10) derart ausgebildet ist, dass sie für die Stellwelle (5) als Axialanschlag für eine Bewegung entlang ihrer Mittellängsachse (M) zur zweiten Gehäusewand (7b) des Gehäuses (2) hin wirkt.
  7. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerhebel (4) mittels einer Klemmverbindung oder mittels einer Schraubverbindung oder mittels einer Pressverbindung drehfest an der Stellwelle (5) befestigt ist.
  8. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuseinnenraum (3) ein federelastisches Element (21) vorgesehen ist, welches sich zur Vorspannung des Steuerhebels (4) zur ersten Gehäusewand (7a) hin einenends an der zweiten Gehäusewand (7b) und anderenends am Steuerhebel (4) abstützt.
  9. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das federelastische Element (21) eine Schraubenfeder umfasst, die koaxial zur Mittellängsachse (M) der Stellwelle (5) angeordnet ist und die Stellwelle (5) radial außen spiralartig umschlingt.
  10. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Steuerhebel (4) und zweiter Gehäusewand (7b) eine als Dichtelement wirkende Lagerscheibe (34) vorgesehen ist, welche im Bereich der Durchgangsöffnung (6) den Gehäuseinnenraum (3) gegen die äußere Umgebung (33) des Gehäuses (2) abdichtet.
  11. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass – die in der zweiten Gehäusewand (7b) vorgesehene Ausnehmung (10) eine Durchgangsöffnung (23) ist, welche in einem dem Gehäuseinnenraum (3) zugewandten ersten Axialabschnitt (24a) einen ersten Öffnungsdurchmesser (d1) aufweist, wobei der erste Axialabschnitt (24a) vom Gehäuseinnenraum (3) weg in einen zweiten Axialabschnitt (24b) mit einem zweiten Öffnungsdurchmesser (d2) übergeht, der kleiner ist als der erste Öffnungsdurchmesser (d1), – die Stellwelle (5) im ersten Axialabschnitt (24a) aufgenommen ist, – im zweiten Axialabschnitt (24b) ein Vorspannelement (25) aufgenommen ist, welches sich zur Vorspannung der Stellwelle (5) gegen die erste Gehäusewand (7a) einenends an einer der zweiten Gehäusewand (7b) zugewandten Stirnseite (26) der Stellwelle (5) abstützt und anderenends an einer Gehäusewand eines Verdichter-/Turbinengehäuses (29) abstützbar ist, welches an einer vom Gehäuseinnenraum (3) abgewandten Seite (28) der zweiten Gehäusewand (7b) zur Anlage bringbar ist.
  12. Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (25) stempelartig ausgebildet ist und einen Stempel-Schaft (30) umfasst, der im zweiten Axialabschnitt (24b) der Durchgangsöffnung (23) angeordnet ist und von der Stellwelle (5) weg in einen Stempelabschnitt (31) übergeht, der in einer zum Stempelabschnitt (31) komplementären Ausnehmung (32) aufgenommen ist, die auf der vom Gehäuseinnenraum (3) abgewandten Seite (28) der zweiten Gehäusewand (7b) vorgesehen ist und Teil der Durchgangsöffnung (23) ist.
  13. Abgasturbolader mit einer variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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