DE102019201039A1

DE102019201039A1 - Guide vane grille

Info

Publication number: DE102019201039A1
Application number: DE102019201039.3A
Authority: DE
Inventors: Claus Juergen Glahn; Thomas Koehnen
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: STELLANTIS AUTO SAS, FR
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2020-07-30

Abstract

Beschrieben wird ein Leitschaufelgitter (7). Dieses besitzta) einen Außenring (9) mit einer entlang einer Axialachse angeordneten Nabe (8),b) eine Mehrzahl von Leitschaufeln (10), die endseitig am oder im Außenring sowie an oder in der Nabe drehgelagert sind, wobei ihre Drehachsen D senkrecht zur Axialachse A verlaufen,c) einen um die Axialachse A verdrehbaren Stellring (16), von dem ein Abschnitt (17) an einer Innenwand (18) oder Außenwand (18a) des Außenrings anliegt und Aussparungen (20) besitzt, in die je ein Positionierelement (21) einer Leitschaufel gelagert ist, so dass bei einem Verdrehen des Stellrings (16) das Positionierelement (21) um die jeweilige Drehachse D gedreht wird.Ein weiterer Aspekt betrifft ein System aus einem Abgasturbolader und einem derartigen Leitschaufelgitter.A guide vane grille (7) is described. This has an) an outer ring (9) with a hub (8) arranged along an axial axis, b) a plurality of guide vanes (10) which are rotatably supported at the end on or in the outer ring and on or in the hub, their axes of rotation D being perpendicular to Axial axis A extend, c) an adjusting ring (16) rotatable about axial axis A, a section (17) of which rests on an inner wall (18) or outer wall (18a) of the outer ring and has recesses (20) into each of which a positioning element (21) of a guide vane is mounted, so that when the adjusting ring (16) is turned, the positioning element (21) is rotated about the respective axis of rotation D. Another aspect relates to a system comprising an exhaust gas turbocharger and such a guide vane grille.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitschaufelgitter für einen Abgasturbolader eines Verbrennungsmotors sowie ein System aus einem Abgasturbolader und einem Leitschaufelgitter.The invention relates to a guide vane grille for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine and a system comprising an exhaust gas turbocharger and a guide vane grille.

Bei Abgasturboladern, nachfolgend auch verkürzend als Turbolader bezeichnet, ist der Einsatz von Leitschaufeln zur gezielten Beeinflussung der Luftströmung allgemein bekannt. So offenbart die WO 2011/137984 A1 einen im Überströmkanal des Turboladers angeordneten Trägerring mit einer Mehrzahl von Leitschaufeln, die um eine Drehachse drehbar ist, die beabstandet und parallel zur Drehachse des Turbinenrads verläuft. Zum Verdrehen der Leitschaufeln kommt ein Stellring zum Einsatz. Im Stellring sind Aufnahmeöffnungen, in die von den Lagervorrichtungen unabhängige zapfenförmige Positioniervorrichtungen eingreifen. Die Verdrehung des Stellrings erfolgt bspw. mit einer Paarung aus einer Zahnstange und einem Zahnrad.In exhaust gas turbochargers, hereinafter also referred to in short as turbochargers, the use of guide vanes for the targeted influencing of the air flow is generally known. So the reveals WO 2011/137984 A1 a carrier ring arranged in the overflow channel of the turbocharger with a plurality of guide vanes which can be rotated about an axis of rotation which is spaced apart and runs parallel to the axis of rotation of the turbine wheel. An adjusting ring is used to turn the guide vanes. There are receiving openings in the adjusting ring, into which pin-shaped positioning devices, which are independent of the bearing devices, engage. The adjusting ring is rotated, for example, with a combination of a rack and a gear.

Die WO 2008/124758 A1 beschreibt einen Zentrifugalkompressor mit verstellbaren Leitschaufeln, die von einem Ring gehalten werden. Der Schaft einer Leitschaufel besitzt ein Ritzel, das mit einem Zahnstangenantrieb kämmt.The WO 2008/124758 A1 describes a centrifugal compressor with adjustable guide vanes, which are held by a ring. The shaft of a guide vane has a pinion that meshes with a rack and pinion drive.

Es ist eine Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung, ein Leitschaufelgitter für einen Abgasturbolader sowie ein System aus einem Leitschaufelgitter mit einem Abgasturbolader bereitzustellen, mit dem der Abgasturbolader insbesondere bei kleineren Drehzahlen effizienter ist.It is an object of one embodiment of the invention to provide a guide vane grille for an exhaust gas turbocharger and a system comprising a guide vane grille with an exhaust gas turbocharger, with which the exhaust gas turbocharger is more efficient, in particular at lower speeds.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen, mit denen sich weitere Aufgaben lösen lassen.This object is achieved with the features of the independent claim. Advantageous further developments result from the dependent claims, with which further tasks can be solved.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird ein Leitschaufelgitter vorgeschlagen, das einen Außenring mit einer entlang einer Axialachse angeordneten Nabe aufweist. Das Leitschaufelgitter besitzt eine Mehrzahl von Leitschaufeln, die endseitig am oder im Außenring und an oder in der Nabe drehgelagert sind. Die Drehachsen verlaufen senkrecht zur Axialachse und hierbei radial oder auch nicht radial. Weiterhin besitzt das Leitschaufelgitter einen um die Axialachse bzw. um die Nabe verdrehbaren Stellring, von dem ein Abschnitt, insbesondere ein zylindrischer Abschnitt, an einer Innenwand oder alternativ an einer Außenwand des Außenrings anliegt und im erstgenannten Fall in den Außenring hineinragt bzw. im zweitgenannten Fall über den Außenring geschoben wird. Der zylindrische Abschnitt besitzt dabei Aussparungen, in die je ein Positionierelement einer Leitschaufel gelagert ist, so dass bei einem Verdrehen des Stellrings das Positionierelement um die jeweilige Drehachse, die senkrecht zur Axialachse verläuft, gedreht wird.According to a first embodiment, a guide vane grille is proposed which has an outer ring with a hub arranged along an axial axis. The guide vane grille has a plurality of guide vanes which are rotatably supported at the end on or in the outer ring and on or in the hub. The axes of rotation run perpendicular to the axial axis and here radially or not radially. Furthermore, the guide vane grille has an adjusting ring which can be rotated about the axial axis or around the hub, of which a section, in particular a cylindrical section, bears against an inner wall or alternatively against an outer wall of the outer ring and projects into the outer ring in the former case or in the second case is pushed over the outer ring. The cylindrical section has recesses, in each of which a positioning element of a guide vane is mounted, so that when the adjusting ring is rotated, the positioning element is rotated about the respective axis of rotation, which is perpendicular to the axial axis.

Ein derartiges Leitschaufelgitter dient dazu, im Luftpfad stromaufwärts des Verdichterrads eines Abgasturboladers anordnet zu werden, um die auf das Verdichterrad strömende Luft zu formen. Für diesen Einsatzzweck kann man die Axialachse des Leitschaufelgitters identisch zur Drehachse des Verdichterrads wählen. Das Leitschaufelgitter ist ausgelegt für eine axial einströmende Luft, wobei die freie Durchtrittsfläche durch Verschwenken der Leitschaufeln einstellbar ist. Beim Durchtritt durch das Leitschaufelgitter ergeben sich gerichtete Teilluftströmungen jeweils entlang der Oberflächen der Leitschaufeln, die nachfolgend als gerichteter Luftstrom das Verdichterrad beaufschlagt.Such a guide vane grille is used to be arranged in the air path upstream of the compressor wheel of an exhaust gas turbocharger in order to shape the air flowing onto the compressor wheel. For this purpose, the axial axis of the guide vane grille can be selected to be identical to the axis of rotation of the compressor wheel. The guide vane grille is designed for axially inflowing air, the free passage area being adjustable by pivoting the guide vanes. When passing through the guide vane grille, there are directed partial air flows along the surfaces of the guide vanes, which subsequently act on the compressor wheel as a directed air flow.

Mit dem Leitschaufelgitter lässt sich das Kennfeld des Turboladers zu kleineren Drehzahlen hin erweitern, so dass für diese Drehzahlen das Ansprechverhalten besser wird. Zudem sinkt parallel hierzu die Ladelufttemperatur, was sich positiv auf die Verbrennung auswirkt und auch den Ladeluftkühler entlastet, so dass dieser ggf. baulich einfacher oder kleiner ausgeführt werden kann. Insgesamt arbeitet der Abgasturbolader auf diese Weise dank verbesserter Strömung effizienter, was Kraftstoff spart.With the guide vane grille, the map of the turbocharger can be expanded to lower speeds, so that the response behavior is better for these speeds. In addition, the charge air temperature drops in parallel, which has a positive effect on the combustion and also relieves the charge air cooler, so that it can be structurally simpler or smaller. Overall, the exhaust gas turbocharger works more efficiently in this way thanks to improved flow, which saves fuel.

Das Leitschaufelgitter kann aus Materialien gebildet sein, die weniger thermostabil sind als wenn es auf der heißen Abgasseite des Turboladers bzw. stromaufwärts vor der Turbine zum Einsatz käme, wie bspw. es bei der WO 2011/137984 A der Fall ist. Dies spart Materialkosten und begünstigt eine längere Lebensdauer des Leitschaufelgitters. Für das Leitschaufelgitter kommen korrosionsfeste Materialien zum Einsatz, wobei neben Sintermaterialien auch Schmiede- und Feingussteile gewählt werden können, aber auch bis 120°C temperaturbeständige Kunststoffe, bspw. ein kohlefaserverstärkter Kunststoff. Die Warmfestigkeit der gewählten Materialien sollte mindestens 800°C betragen. Mit den verstellbaren Leitschaufeln lässt sich die Luftströmung stufenlos und variabel durch Verdrehen der Leitschaufeln bündeln und orientieren, angepasst auf den Betriebspunkt des zugehörigen Verbrennungsmotors. Der Verdrehwinkel der Leitschaufeln liegt zwischen 0° (maximaler Öffnungsgrad) bis maximal 50°, bevorzugt 40° oder 30°, wodurch sich eine entsprechend großer Winkel der sich einstellenden Strömungsrichtung relativ Axialrichtung einstellt. Der jeweils gewählte Maxialwinkel ist abhängig von der Zahl der Leitschaufeln und von deren Erstreckung in Axialrichtung. Wird diese Zahl bzw. diese Erstreckung größer gewählt, so wird der zu wählende Maximalwinkel eher kleiner ausfallen.The guide vane grille can be formed from materials that are less thermostable than if it were used on the hot exhaust side of the turbocharger or upstream in front of the turbine, as is the case with the WO 2011/137984 A the case is. This saves material costs and promotes a longer service life of the guide vane grille. Corrosion-resistant materials are used for the guide vane grille, whereby in addition to sintered materials, forged and investment cast parts can also be selected, but also plastics that are temperature-resistant up to 120 ° C, for example a carbon-fiber-reinforced plastic. The heat resistance of the selected materials should be at least 800 ° C. With the adjustable guide vanes, the air flow can be bundled and oriented continuously and variably by turning the guide vanes, adapted to the operating point of the associated internal combustion engine. The angle of rotation of the guide vanes is between 0 ° (maximum degree of opening) to a maximum of 50 °, preferably 40 ° or 30 °, as a result of which a correspondingly large angle of the resulting flow direction relative to the axial direction is established. The maximum angle selected depends on the number of guide vanes and their extension in the axial direction. If this number or this extension is chosen larger, the maximum angle to be selected will be rather smaller.

Bei einer weiteren baulichen Ausführung besitzt der Stellring eine zumindest partielle erste Außenverzahnung und ist eine längsverschiebbare Zahnstange mit einer zumindest partiellen zweiten Außenverzahnung vorgesehen, die mit der ersten Außenverzahnung kämmt. Durch die Verzahnung des Stellrings mit der ggf. elektromotorisch verfahrbaren Zahnstange wird der Stellring auf einfache Weise verdreht. Der lineare Verfahrweg kann so eingestellt werden bzw. kann so bemessen sein, dass sich der o.g. Verdrehwinkel der Leitschaufeldrehachsen einstellt. Bei dieser Bauform greift somit der Stellring direkt an die Leitschaufeln an. In a further construction, the adjusting ring has at least partial first external teeth and a longitudinally displaceable toothed rack with at least partial second external teeth is provided, which meshes with the first external teeth. By interlocking the adjusting ring with the toothed rack, which may be movable by an electric motor, the adjusting ring is rotated in a simple manner. The linear travel path can be set or can be dimensioned such that the above-mentioned angle of rotation of the guide vane axes of rotation is set. With this design, the adjusting ring thus engages directly on the guide vanes.

Bei einer weiteren Ausführungsform, die insbesondere mit der Bauform des letzten Absatzes kombinierbar ist, besitzen die Leitschaufeln Positionierelemente, insbesondere kugelförmige Positionierelemente, die in hierzu korrespondierende Aussparungen oder Schlitze des Stellrings, insbesondere kugelpfannenförmige Aussparungen, eingreifen. Eine Verdrehung des Stellrings als Antwort auf die Längsbewegung der Zahnstange führt dadurch zu einer Verdrehung der Leitschaufeln um ihre Drehachsen, bspw. um zwischen 0° und 30° bzw. ermöglicht die betriebspunktabhängige Einstellung des Öffnungsgrads des Leitschaufelgitters.In a further embodiment, which can be combined in particular with the design of the last paragraph, the guide vanes have positioning elements, in particular spherical positioning elements, which engage in corresponding recesses or slots in the adjusting ring, in particular ball socket-shaped recesses. A rotation of the adjusting ring in response to the longitudinal movement of the toothed rack thus leads to a rotation of the guide vanes about their axes of rotation, for example between 0 ° and 30 °, or enables the opening degree of the guide vane grille to be set depending on the operating point.

Ferner ist eine Ausführungsform vorgesehen, bei der es an einem axialen Ende der Nabe eine Schraube gibt, die ein Rückhalteelement, insbesondere eine Scheibe, fixiert, mit der die axiale Position der Leitschaufeln inder Nabe festgelegt wird.Furthermore, an embodiment is provided in which there is a screw at one axial end of the hub which fixes a retaining element, in particular a disk, with which the axial position of the guide vanes is fixed in the hub.

Bei einer Ausführungsform des Leitschaufelgitters sind Befestigungsmittel zum Befestigen des Außenrings an einem Kompressorgehäuse, insbesondere an einer (äußeren) Kompressorgehäusewand, vorgesehen, so dass in verbautem Zustand der Außenring am Kompressorgehäuse befestigt ist. Da das Leitschaufelgitter stromaufwärts des Verdichterrads anzuordnen ist, kann das Leitschaufelgitter im Innenbereich des Lufteinlasses, insbesondere des Lufteinlassstutzens des Kompressorgehäuses, der üblicherweise integraler Bestandteil des Abgasturboladegehäuses ist, angeordnet werden. Als Befestigungsmittel können zum einen eine oder mehrere im Außenring vorgesehene Öffnungen gewählt werden, die mit oder ohne Innengewinde ausgeführt sind. In eine solche Öffnung kann zum anderen ein Stift, ein Bolzen, ein Zapfen oder eine Schraube eingreifen, der bzw. die von außen durch eine Bohrung das Kompressorgehäuse geführt ist. Hierdurch wird einerseits eine Verdrehung des Außenrings verhindert und zum anderen eine definierte Lage des Außenrings in Axialrichtung gewährleistet. Wird eine Öffnung mit Innengewinde gewählt, so bietet es sich an, das Kompressorgehäuse mit einer zum Innengewinde korrespondierenden Gewindebohrung auszustatten, um bspw. über eine Zylinderschraube eine formschlüssige Verbindung von Kompressorgehäuse und Außenring zu erhalten.In one embodiment of the guide vane grating, fastening means are provided for fastening the outer ring to a compressor housing, in particular to an (outer) compressor housing wall, so that the outer ring is fastened to the compressor housing in the installed state. Since the guide vane grille is to be arranged upstream of the compressor wheel, the guide vane grille can be arranged in the interior of the air inlet, in particular the air inlet connector of the compressor housing, which is usually an integral part of the exhaust gas turbocharger housing. One or more openings provided in the outer ring, which are designed with or without an internal thread, can be selected as the fastening means. On the other hand, a pin, a bolt, a pin or a screw can engage in such an opening and is guided from the outside through a bore in the compressor housing. This on the one hand prevents rotation of the outer ring and on the other hand ensures a defined position of the outer ring in the axial direction. If an opening with an internal thread is selected, it is advisable to equip the compressor housing with a threaded hole corresponding to the internal thread, in order to obtain a positive connection between the compressor housing and the outer ring, for example, using a cylinder screw.

Ferner ist es möglich, dass der Verfahrweg der Zahnstange so bemessen ist, dass die Leitschaufeln um einen Winkel α zwischen 0° und 30° um ihre Drehachsen drehbar sind.It is also possible for the travel path of the toothed rack to be dimensioned such that the guide vanes can be rotated about their axes of rotation by an angle α between 0 ° and 30 °.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System aus einem Abgasturbolader und einem Leitschaufelgitter nach einem der vorherigen Ausführungsformen, bei dem das Leitschaufelgitter im Luftpfad stromabwärts eines Verdichterrads des Abgasturboladers angeordnet ist. Hierbei ist das Leitschaufelgitter so angeordnet, dass die jeweiligen Drehachsen der Leitschaufeln auf der Lufteintrittsseite des Leitschaufelgitters zu liegen kommen. Der Stellring ist dann auf der Luftaustrittsseite angeordnet bzw. dem Verdichterrad zugewandt.Another aspect of the invention relates to a system comprising an exhaust gas turbocharger and a guide vane grille according to one of the previous embodiments, in which the guide vane grille is arranged in the air path downstream of a compressor wheel of the exhaust gas turbocharger. Here, the guide vane grille is arranged such that the respective axes of rotation of the guide vanes come to rest on the air inlet side of the guide vane grille. The adjusting ring is then arranged on the air outlet side or faces the compressor wheel.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das Kompressorgehäuse eine erste Gewindebohrung und die Zahnstange eine hierzu korrespondierende Öffnung, insbesondere eine Nut, mit oder ohne eine Gewindebohrung, besitzen. Dann kann eine Schraube in die Gewindebohrung eingeschraubt und das Schraubenende in die Öffnung der Zahnstange eingreifen, um durch Formschluss die Position der Zahnstange festzulegen.It can be provided that the compressor housing has a first threaded hole and the rack has an opening corresponding thereto, in particular a groove, with or without a threaded hole. Then a screw can be screwed into the threaded hole and the screw end can engage in the opening of the rack to determine the position of the rack by positive locking.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit zugehörenden Figuren näher erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren zu diesem nicht beschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiel sollen hierbei gleiche Gegenstände bezeichnen. Es zeigen:

1 einen Abgasturbolader mit einem Leitschaufelgitter im axialen Schnitt;
2 ein Leitschaufelgitter von der Lufteintrittsseite her gesehen;
3 ein Leitschaufelgitter von der Luftaustrittsseite her gesehen,
4 eine Seitenansicht von Leitschaufeln mit einem Verdichterrad.
5 eine Seitenansicht von Leitschaufeln mit einem Verdichterrad mit verschwenkten Leitschaufeln.

The invention is to be explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment with associated figures. The same reference numerals in the figures for this exemplary embodiment, which is not to be understood as limiting, are intended to denote the same objects. Show it:

1 an exhaust gas turbocharger with a guide vane grille in axial section;
2nd a vane grille seen from the air inlet side;
3rd a vane grille seen from the air outlet side,
4th a side view of guide vanes with a compressor wheel.
5 a side view of guide vanes with a compressor wheel with pivoted guide vanes.

1 zeigt einen Turbolader 1 für einen Verbrennungsmotor, einen Benzin- oder Dieselmotor, der mit axialem Schnitt freigeschnitten ist. Dieser besitzt einen Einlasskanal 2, durch den Frischluft in Richtung des Pfeils P zum Verdichterrad 3 im Kompressorgehäuse 4 des Abgasturboladers 1 strömt. Das Verdichterrad 3 dreht um eine Welle 6, an deren anderen Ende ein Turbinenrad 5 ist. Durch die Welle 6 wird eine Axialrichtung A definiert und verdichtet die einem nicht gezeigten Verbrennungsraum zuströmende Luft. 1 shows a turbocharger 1 for an internal combustion engine, a petrol or diesel engine that is cut free with an axial cut. This has an inlet channel 2nd , through the fresh air in the direction of the arrow P to the compressor wheel 3rd in the compressor housing 4th of the exhaust gas turbocharger 1 flows. The compressor wheel 3rd turns around a shaft 6 , at the other end a turbine wheel 5 is. Through the wave 6 becomes an axial direction A defined and condensed the air flowing into a combustion chamber, not shown.

Stromaufwärts des Verdichterrads 3 ist ein Leitschaufelgitter 7 angeordnet. Dieses hat eine zylindrische Nabe 8, deren Zylinderachse mit der vorgenannten Axialrichtung A sowie mit der Symmetrieachse des zylindrischen Außenrings 9 des Leitschaufelgitters 7 zusammenfällt. Zwischen Außenring 9 und Nabe 8 erstrecken sich eine Mehrzahl beweglicher Leitschaufeln 10. Ein Gewindestift 11 greift mit seinem endseitigen Zapfen 11a in eine Öffnung 12a des Außenrings 9 ein. Damit wird das Leitschaufelgitter 7 verdrehsicher in Axialrichtung fixiert.Upstream of the compressor wheel 3rd is a guide vane grille 7 arranged. This has a cylindrical hub 8th , whose cylinder axis with the aforementioned axial direction A and with the axis of symmetry of the cylindrical outer ring 9 of the guide vane grille 7 coincides. Between the outer ring 9 and hub 8th a plurality of movable guide vanes extend 10th . A grub screw 11 grips with its end pin 11a into an opening 12a the outer ring 9 a. This will make the guide vane grille 7 fixed against rotation in the axial direction.

2 zeigt das Leitschaufelgitter 7 mit der zugehörigen Verstelleinheit 13 und mit Leitschaufeln 10, die einerseits in den Öffnungen 12 und andererseits über Aufnahmestutzen 13 in der Nabe 8 drehbar gelagert sind. Die Drehachsen D der Leitschaufeln 10 liegen in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung A, verlaufen aber bezogen auf die Axialrichtung A wegen der Ausrichtung der Aufnahmestutzen 13 nicht radial. Da die Nabe 8 hohl mit einem Innengewinde 19 ausgeführt ist und am axialen Ende eine Zylinderschraube 15 eingeschraubt ist, wird zusammen mit dem Rückhaltelement 14 in Form einer Scheibe über die Schraubenposition im Innengewinde 19 auch die axiale Position der Leitschaufeln 10 festgelegt. 2nd shows the guide vane grille 7 with the associated adjustment unit 13 and with guide vanes 10th one hand in the openings 12th and on the other hand via adapters 13 in the hub 8th are rotatably mounted. The axes of rotation D the guide vanes 10th lie in a plane perpendicular to the axial direction A , but run in relation to the axial direction A because of the orientation of the adapters 13 not radial. Because the hub 8th hollow with an internal thread 19th is executed and at the axial end a cylinder screw 15 is screwed in together with the retaining element 14 in the form of a washer over the screw position in the internal thread 19th also the axial position of the guide vanes 10th fixed.

Bezogen auf die Axialrichtung befinden sich die Öffnungen 12 auf der Lufteintrittsseite 27 des Leitschaufelgitters 7. Luftaustrittsseitig befindet sich ein Stellring 16. Dieser besitzt, vgl. hierzu auch 3, einen zylindrischen Abschnitt 17, der in den Außenring 9 hineinragt und sich dort an dessen Innenwand 18 anschmiegt. Der zylindrische Abschnitt besitzt schlitzförmige Aussparungen 20, die Positionierelemente 21 der Leitschaufeln 10 aufnehmen. Ist der Stellring nicht verdreht, befinden sich, vgl. 4, die Positionierelemente 21 in Axialrichtung A gesehen in der gestrichelten Lage und damit hinter den zugehörigen Zapfen 22 der jeweiligen Leitschaufel 10.The openings are in relation to the axial direction 12th on the air intake side 27 of the guide vane grille 7 . There is an adjusting ring on the air outlet side 16 . This has, cf. about this too 3rd , a cylindrical section 17th that in the outer ring 9 protrudes and there on the inner wall 18th hugs. The cylindrical section has slot-shaped recesses 20 , the positioning elements 21 the guide vanes 10th record, tape. If the collar is not twisted, see. 4th , the positioning elements 21 in the axial direction A seen in the dashed position and thus behind the associated pin 22 the respective guide vane 10th .

Zum Verdrehen des Stellrings 16 gibt es eine Zahnstange 23, die mit zwei Lagern 24 und 25, hier Gleitlager, in Position gehalten und mit einem nicht gezeigten Stellmotor mit Hebel in Längsrichtung verfahren wird. Der Stellring 16 hat eine erste partielle Außenverzahnung 25a, die bei einer Längsbewegung der Zahnstange 23 mit deren zweiten partiellen Außenverzahnung 26 kämmt und damit den Stellring 16 verdreht. Die Positionierelemente 21 der weitgehend rechteckigen Leitschaufeln 10 führen damit insgesamt zwei Bewegungen gleichzeitig aus: einerseits werden sie vom Stellring 16 mitgedreht, bewegen sich also auf einer Kreislinie senkrecht zur Axialachse A, schwenken aber andererseits auch um den zugehörigen Zapfen 22 und damit die Drehachse D der Leitschaufel 10. Insgesamt bewirkt damit ein Verfahren der Zahnstange 22 in Längsrichtung ein Hinein- oder Herausdrehen der Leitschaufeln 10 in oder aus den Luftstrom um einen gewissen Winkel a. Der vor dem Lufteintritt ungerichtete Luftstrom wird dabei geformt bzw. gerichtet und strömt nun schräg zur Axialachse A.For turning the adjusting ring 16 there is a rack 23 that with two bearings 24th and 25th , here plain bearing, held in position and moved with a servomotor, not shown, with lever in the longitudinal direction. The collar 16 has a first partial external toothing 25a that with a longitudinal movement of the rack 23 with their second partial external teeth 26 combs and thus the collar 16 twisted. The positioning elements 21 the largely rectangular guide vanes 10th perform a total of two movements at the same time: on the one hand, they are made by the collar 16 rotated, move on a circular line perpendicular to the axial axis A , but also swivel around the associated pin 22 and thus the axis of rotation D the guide vane 10th . All in all, this causes a rack movement 22 turning the guide vanes in or out in the longitudinal direction 10th in or out of the airflow through a certain angle a. The airflow, which is not directed in front of the air inlet, is shaped or directed and now flows obliquely to the axial axis A .

Die Ausgangslage mit einem Drehwinkel α von 0° ist gegeben, wenn bei einer Leitschaufel 10 sein Positionierelement 21 und sein in der zugehörigen Buchse bzw. Öffnung 12 gelagerter Zapfen 27 axial hintereinander angeordnet sind. Dies ist in 4 gezeigt. Da das Leitschaufelgitter im Luftpfad des Turboladers 1 auch als Drossel wirkt, reicht ein Winkelbereich von 0 ≤ α ≤ 30° oftmals aus. Man kann dann für Begrenzung des Winkels α eine Nut 28 in der Zahnstange 23 wählen, in die der Zapfen 32 einer Zylinderschraube 29 eingreifen kann. Diese wird in ein korrespondierendes Gewindeloch 30 des Kompressorgehäuses 4 eingeschraubt. Bei einer Lage des Zapfens 32 an einem Ende der Nut 28 ist der Minimalwinkel von hier 0° und am anderen Ende der Maximalwinkel von hier 30° eingestellt.The starting position with an angle of rotation α of 0 ° is given when with a guide vane 10th its positioning element 21 and be in the associated socket or opening 12th stored pin 27 are arranged axially one behind the other. This is in 4th shown. Because the guide vane grille in the air path of the turbocharger 1 also acts as a throttle, an angular range of 0 ≤ α ≤ 30 ° is often sufficient. You can then use a groove to limit the angle α 28 in the rack 23 choose in which the spigot 32 a cylinder screw 29 can intervene. This is in a corresponding threaded hole 30th of the compressor housing 4th screwed in. With one position of the pin 32 at one end of the groove 28 the minimum angle from here is 0 ° and at the other end the maximum angle from here is 30 °.

5 zeigt die um einen Winkel α = 15° gedrehten Leitschaufeln 10, was sich durch die Längsbewegung der Zahnstange 13 ergibt. Die Luftströmung innerhalb des Leitschaufelgitters 7 ist stärker gerichtet als vor dem Leitschaufelgitter 7, nämlich entlang der Oberfläche der Leitschaufeln 10, also ebenfalls mit einem Winkel α gegenüber der Axialachse A. Das Leitschaufelgitter 7 wird bei der Montage, vgl. 1, von der Kompressorseite her eingebracht und axial in Richtung des Einlasskanals 2 verschoben, bis es am Anschlag 34 anliegt. Mit der Zahnstange 23 erfolgt eine Positionierung in axialer Richtung und über den Gewindestift 11 wird ein Verdrehen verhindert. Um auch die axiale Position des Stellrings 16 zu sichern hat das Kompressorgehäuse 4 ein zylindrisches Gewinde 35, in das ein Verschlussring 36 eingedreht wird, bis dieser knapp vor dem Stellring 16 zur Anlage kommt. Der verbleibende Spalt von ≤ 0.8 mm in axialer Richtung sichert dann ein Verdrehen des Stellrings 16. 5 shows the guide vanes rotated by an angle α = 15 ° 10th what is caused by the longitudinal movement of the rack 13 results. The air flow inside the vane grille 7 is directed more than in front of the guide vane grille 7 , namely along the surface of the guide vanes 10th , also with an angle α with respect to the axial axis A . The guide vane grille 7 is used during assembly, cf. 1 , introduced from the compressor side and axially in the direction of the inlet duct 2nd moved until it stops 34 is present. With the rack 23 it is positioned in the axial direction and via the grub screw 11 twisting is prevented. To also the axial position of the collar 16 the compressor housing has to secure 4th a cylindrical thread 35 in which a lock ring 36 is screwed in until it is just in front of the collar 16 comes to the plant. The remaining gap of ≤ 0.8 mm in the axial direction then ensures that the adjusting ring is turned 16 .

BezugszeichenlisteReference list

11: Turboladerturbocharger
22nd: EinlasskanalInlet duct
33rd: VerdichterradCompressor wheel
44th: KompressorgehäuseCompressor housing
55: TurbinenradTurbine wheel
66: Wellewave
77: LeitschaufelgitterGuide vane grille
88th: Nabehub
99: AußenringOuter ring
10 10th: Leitschaufelvane
1111: GewindestiftGrub screw
11a11a: ZapfenCones
1212th: Öffnungopening
12a12a: Öffnungopening
1313: VerstelleinheitAdjustment unit
1414: Rückhalteelement, ScheibeRetaining element, disc
1515: Zylinderschraubecylinder head screw
1616: StellringCollar
1717th: Abschnittsection
1818th: InnenwandInterior wall
18a18a: AußenwandOuter wall
1919th: Innengewindeinner thread
2020: AussparungRecess
2121: PositionierelementPositioning element
2222: ZapfenCones
2323: ZahnstangeRack
2424th: Lagercamp
2525th: Lagercamp
25a25a: erste Außenverzahnungfirst external toothing
2626: zweite Außenverzahnungsecond external toothing
2727: LufteintrittsseiteAir inlet side
2828: NutGroove
2929: Zylinderschraubecylinder head screw
3030th: GewindelochThreaded hole
3232: ZapfenCones
3333: AnströmseiteUpstream side
3434: Anschlagattack
3535: Gewindethread
3636: Verschlussring Lock ring
AA: AxialachseAxial axis
PP: Pfeilarrow
DD: DrehachseAxis of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2011/137984 A1 [0002]
WO 2008/124758 A1 [0003]
WO 2011/137984 A [0009]

Claims

Guide vane grille (7), comprising a) an outer ring (9) with a hub (8) arranged along an axial axis, b) a plurality of guide vanes (10) which are rotatably supported at the end on or in the outer ring and on or in the hub, their axes of rotation D being perpendicular to the axial axis A, c) an adjusting ring (16) rotatable about the axial axis A, a section (17) of which rests on an inner wall (18) or outer wall (18a) of the outer ring and has recesses (20) into each of which a positioning element (21) Guide vane is mounted so that when the adjusting ring (16) is rotated, the positioning element (21) is rotated about the respective axis of rotation D.

Guide vane grille after Claim 1 , in which the adjusting ring (16) has at least partial first external teeth (25a) and a longitudinally displaceable toothed rack (23) with at least partial second external teeth (26) is provided which meshes with the first external teeth (25a).

Guide vane grille after Claim 1 or 2nd , in which the guide vanes (10) have positioning elements (21) which engage in corresponding recesses (20) of the adjusting ring (16).

Guide vane grille after Claim 1 , in which a screw (9) is provided at one axial end of the hub (8) and fixes a retaining element (14) with which the axial position of the guide vanes in the hub (8) is fixed.

Guide vane grille according to one of the preceding claims, with fastening means (12a, 11) for fastening the outer ring (9) with a compressor housing (4).

Guide vane grille according to one of the preceding claims, in which the linear travel of the toothed rack (23) is dimensioned such that the guide vanes (10) can be rotated about their axes of rotation D by an angle α between 0 ° and 30 °.

System comprising an exhaust gas turbocharger (1) and a guide vane grille (7) according to one of the preceding claims, in which the guide vane grille is arranged in the air path upstream of a compressor wheel (3) of the exhaust gas turbocharger.

System according to Claim 7 , in which a compressor housing (4) has a first threaded bore (30) and a toothed rack (23) has a corresponding groove (28) in order to be able to be positively connected to one another.

System according to Claim 7 or 8th , in which a compressor housing (4) has a second threaded bore (27a) and an outer ring (9) has a corresponding opening (12a) in order to be able to be positively connected to one another.