-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader mit variabler Geometrie.
-
Hintergrund des Standes der Technik
-
Der in dem nachstehend aufgelisteten Patentdokument 1 beschriebene Turbolader mit variabler Geometrie ist als eine Technologie auf diesem Gebiet bekannt. Der Turbolader mit variabler Geometrie ist mit einem Düsenantriebsmechanismus ausgestattet zum Antreiben einer Düse einer Turbine. In dem Düsenantriebsmechanismus sind in Vielzahl vorgesehene Rollenstifte in einer Umfangsrichtung angeordnet und an einer Düsenhalterung fixiert. Drehbare Rollen sind an den jeweiligen Rollenstiften montiert, und jede der Rollen liegt an einem Innenumfangsrand eines Antriebsrings an. Der Antriebsring ist ein Element zum Übertragen einer Antriebskraft zu der Düse und ist durch die Vielzahl an Rollen gestützt.
-
Dokumente zum Stande der Technik
-
Patentdokumente
-
Patentdokument 1: Veröffentlichte ungeprüfte japanische Patentanmeldung
JP 2006-514191 -
Zusammenfassung der Erfindung
-
Technisches Problem
-
Jedoch ist in dem Turbolader mit variabler Geometrie der Antriebsring durch eine Gruppe an relativ komplizierten Bauteilen so gestützt, dass die Vielzahl an Rollenstiften und die Vielzahl an Rollen an der Düsenhalterung eingebaut sind. Bei dieser Art an Turboladern mit variabler Geometrie ist es vom Gesichtspunkt des Verringerns der Herstellkosten erwünscht, einen Aufbau des Antriebsmechanismus zum Antreiben der Düse zu vereinfachen, um die Herstellbarkeit zu verbessern.
-
Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Turbolader mit variabler Geometrie, bei dem ein Aufbau eines Mechanismus zum Antreiben einer Düse vereinfacht ist, um die Herstellbarkeit zu verbessern.
-
Lösung des Problems
-
Ein Turbolader mit variabler Geometrie gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat: eine Turbine mit einem Turbinenlaufrad, einem Turbinengehäuse, das so ausgebildet ist, dass es einen Schneckenströmungskanal ausbildet, der um das Turbinenlaufrad herum angeordnet ist, und einer variablen Düseneinheit mit einer Vielzahl an beweglichen Düsenflügeln, die um das Turbinenlaufrad in einem Gaseinströmkanal von dem Schneckenströmungskanal zu dem Turbinenlaufrad angeordnet sind, und einen Kompressor, der mit dem Turbinenlaufrad über eine Drehwelle verbunden ist und ein Kompressorlaufrad hat, das sich um die gleiche Drehachse wie das Turbinenlaufrad dreht. Die variable Düseneinheit hat eine Hauptkörperteileinheit, die an dem Turbinengehäuse gehalten ist und drehbar die Vielzahl an Düsenflügeln stützt, einen Antriebsring, der um die Drehachse relativ zu der Hauptkörperteileinheit gedreht wird und eine Antriebskraft zu der Vielzahl an Düsenflügeln überträgt und ein Ringstützelement, das an der Hauptkörperteileinheit fixiert ist und drehbar den Antriebsring stützt. Das Ringstützelement ist durch ein Element ausgebildet und hat Radialregulierteile, die eine Bewegung des Antriebsrings in einer radialen Richtung regulieren, Kompressorseitenregulierteile, die eine Bewegung des Antriebsrings zu der Kompressorseite in einer Richtung der Drehachse regulieren, und Turbinenseitenregulierteile, die eine Bewegung des Antriebsrings zu der Turbinenseite in der Richtung der Drehachse regulieren.
-
Effekte der Erfindung
-
Gemäß dem Turbolader mit variabler Geometrie der vorliegenden Erfindung kann ein Aufbau eines Mechanismus zum Antreiben einer Düse vereinfacht werden, um die Herstellbarkeit zu verbessern.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt eine Schnittansicht eines Turboladers mit variabler Geometrie gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer variablen Düseneinheit.
- 3(a) zeigt eine Draufsicht auf ein Antriebsringstützelement, und 3(b) zeigt eine Draufsicht auf einen Antriebsring.
- 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zustandes, bei dem der Antriebsring an dem Antriebsringstützelement montiert ist.
- 5(a) zeigt eine Schnittansicht eines Hakenteils in 4, 5(b) zeigt eine Schnittansicht mit einem Vorsprungsteil, und 5(c) zeigt eine Ansicht der Umgebung eines Vorsprungs unter Betrachtung von der Außenseite in einer radialen Richtung.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Ein Turbolader mit variabler Geometrie gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat: eine Turbine mit einem Turbinenlaufrad, einem Turbinengehäuse, das so ausgebildet ist, dass es einen Schneckenströmungskanal ausbildet, der um das Turbinenlaufrad herum angeordnet ist, und einer variablen Düseneinheit mit einer Vielzahl an beweglichen Düsenflügeln, die um das Turbinenlaufrad in einem Gaseinströmkanal von dem Schneckenströmungskanal zu dem Turbinenlaufrad angeordnet sind, und einen Kompressor, der mit dem Turbinenlaufrad über eine Drehwelle verbunden ist und ein Kompressorlaufrad hat, das sich um die gleiche Drehachse wie das Turbinenlaufrad dreht. Die variable Düseneinheit hat eine Hauptkörperteileinheit, die an dem Turbinengehäuse gehalten ist und drehbar die Vielzahl an Düsenflügeln stützt, einen Antriebsring, der um die Drehachse relativ zu der Hauptkörperteileinheit gedreht wird und eine Antriebskraft zu der Vielzahl an Düsenflügeln überträgt und ein Ringstützelement, das an der Hauptkörperteileinheit fixiert ist und drehbar den Antriebsring stützt. Das Ringstützelement ist durch ein Element ausgebildet und hat Radialregulierteile, die eine Bewegung des Antriebsrings in einer radialen Richtung regulieren, Kompressorseitenregulierteile, die eine Bewegung des Antriebsrings zu der Kompressorseite in einer Richtung der Drehachse regulieren, und Turbinenseitenregulierteile, die eine Bewegung des Antriebsrings zu der Turbinenseite in der Richtung der Drehachse regulieren.
-
In der variablen Düseneinheit des Turboladers mit variabler Geometrie ist der Antriebsring durch das Ringstützelement gestützt, das durch ein Element ausgebildet ist, und die Bewegung des Antriebsrings in der radialen Richtung zu der Kompressorseite und zu der Turbinenseite ist reguliert. In dieser Weise sind die Funktionen der Bewegungsregulierung in der radialen Richtung, der Bewegungsregulierung zu der Kompressorseite und der Bewegungsregulierung zu der Turbinenseite, die erforderlich sind, um den Antriebsring zu stützen, durch ein Element verwirklicht. Daher kann der Aufbau der variablen Düseneinheit vereinfacht werden, womit die Herstellbarkeit verbessert ist.
-
Als ein spezifischer Aufbau kann das Ringstützelement eine Vielzahl an Hakenteilen haben, die an einem Umfang angeordnet sind, dessen Mitte die Drehachse ist, und die mit einem Rand einer Innenumfangsseite des Antriebsrings in Eingriff stehen, und wobei jeder der Hakenteile den Radialregulierteil so aufweisen kann, dass er in einer radialen Richtung relativ zu dem Rand der Innenumfangsseite des Antriebsrings nach innen (an der Innenseite) angeordnet ist, und den Kompressorseitenregulierteil aufweisen kann, der sich von dem Radialregulierteil in der radialen Richtung nach außen erstreckt und einer Endseite des Antriebsrings an der Kompressorseite zugewandt ist.
-
Des Weiteren können die Turbinenseitenregulierteile eine Vielzahl an Vorsprungsteilen haben, die an den Umfang angeordnet sind, dessen Mitte die Drehachse ist, und die zu der Kompressorseite so vorragen, dass sie einer Endseite des Antriebsrings an der Turbinenseite zugewandt sind.
-
Außerdem können die Hakenteile und die Turbinenseitenregulierteile an Positionen vorgesehen sein, die sich voneinander in einer Umfangsrichtung unterscheiden.
-
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele des Turboladers mit variabler Geometrie der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist hierbei zu beachten, dass in den Zeichnungen die Merkmale von Bauteilen übertrieben dargestellt sein können, und die Massverhältnisse zwischen den Abschnitten in den Zeichnungen entsprechen nicht unbedingt den tatsächlichen Verhältnissen.
-
Ein in 1 gezeigter Turbolader 1 mit variabler Geometrie ist beispielsweise bei einem Verbrennungsmotor eines Schiffes oder eines Kraftfahrzeuges angewandt. Wie dies in 1 gezeigt ist, ist der Turbolader 1 mit variabler Geometrie mit einer Turbine 2 und einem Kompressor 3 versehen. Die Turbine 2 ist mit einem Turbinengehäuse 4 und einem Turbinenlaufrad 6 versehen, das in dem Turbinengehäuse 4 untergebracht ist. Das Turbinengehäuse 4 hat einen Schneckenströmungskanal 16, der sich in einer Umfangsrichtung um das Turbinenlaufrad 6 erstreckt. Der Kompressor 3 ist mit einem Kompressorgehäuse 5 und einem Kompressorlaufrad 7 versehen, das in dem Kompressorgehäuse 5 untergebracht ist. Das Kompressorgehäuse 5 hat einen Schneckenströmungskanal 17, der sich in einer Umfangsrichtung um das Kompressorlaufrad 7 erstreckt.
-
Das Turbinenlaufrad 6 ist an einem Ende einer Drehwelle 14 vorgesehen, und das Kompressorlaufrad 7 ist an dem anderen Ende der Drehwelle 14 vorgesehen. Ein Lagergehäuse 13 ist zwischen den Turbinengehäuse 4 und dem Kompressorgehäuse 5 vorgesehen. Die Drehwelle 14 ist durch das Lagergehäuse 13 über ein Lager 15 drehbar gestützt, und die Drehwelle 14, das Turbinenlaufrad 6 und das Kompressorlaufrad 7 werden um eine Drehachse H als ein einstückiger (integrierter) Rotor 12 gedreht.
-
Ein (nicht gezeigter) Abgaseinlass und ein Abgasauslass 10 sind in dem Kompressorgehäuse 4 vorgesehen. Ein von dem (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor abgegebenes Abgas strömt in das Turbinengehäuse 4 durch den Abgaseinlass. Dann strömt das Abgas in das Turbinenlaufrad 6 durch den Schneckenströmungskanal 16 und dreht das Turbinenlaufrad 6. Danach strömt das Abgas aus dem Turbinengehäuse 4 durch den Abgasauslass 10 heraus.
-
Eine Einlassöffnung 9 und eine (nicht gezeigte) Abgabeöffnung sind in dem Kompressorgehäuse 5 vorgesehen. Wenn das Turbinenlaufrad 6 wie vorstehend beschrieben gedreht wird, wird das Kompressorlaufrad 7 über die Drehwelle 14 gedreht. Das gedrehte Kompressorlaufrad 7 saugt Außenluft durch die Einlassöffnung 9 an, komprimiert diese Luft und gibt die komprimierte Luft von der Abgabeöffnung durch den Schneckenströmungskanal 17 ab. Die von der Abgabeöffnung abgegebene komprimierte Luft wird zu dem vorstehend erwähnten Verbrennungsmotor geliefert.
-
Nachstehend ist die Turbine 2 detaillierter beschrieben. Die Turbine 2 ist eine Turbine mit variabler Geometrie. Bewegliche Düsenflügel 23 sind in einem Gaseinströmkanal 21 vorgesehen, der den Schneckenströmungskanal 16 und das Turbinenlaufrad 6 verbindet. Die Vielzahl an Düsenflügeln 23 sind an dem Umfang eines Kreises angeordnet, dessen Mitte die Drehachse H ist. Jeder der Düsenflügel 23 dreht sich um eine Achse, die parallel zu der Drehachse H ist. Die Düsenflügel 23 drehen sich, wie dies vorstehend beschrieben ist, und dadurch wird ein Querschnittsbereich (Querschnittsfläche) eines Gasströmungskanals optimal eingestellt und zwar abhängig von einer Strömungsrate des in die Turbine 2 eingeleiteten Abgases. Als ein Antriebsmechanismus, der die Düsenflügel 23 wie vorstehend beschrieben dreht, hat die Turbine 2 eine variable Düseneinheit 25. Die variable Düseneinheit 25 sitzt im Inneren des Turbinengehäuses 4 und wird durch das Turbinengehäuse 4 und das Lagergehäuse 13 gehalten und fixiert.
-
Die variable Düseneinheit 25 ist nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich, wenn eine „axiale Richtung“, eine „radiale Richtung“ und eine „Umfangsrichtung“ einfach erwähnt sind, diese auf eine Richtung einer Drehachse H des Turbinenlaufrades 6, auf eine radiale Drehrichtung von diesem und auf eine Umfangsdrehrichtung von diesem. Außerdem bezeichnen „stromaufwärtig“ und „stromabwärtig“ stromaufwärtig und stromabwärtig in Bezug auf das Abgas in dem Schneckenströmungskanal 16. In der Richtung der Drehachse H kann die Seite (eine linke Seite in 2), die benachbart zu der Turbine 2 ist, einfach als „Turbinenseite“ bezeichnet werden, und die Seite (eine rechte Seite in 2), die benachbart zu dem Kompressor 3 ist, kann einfach als „Kompressorseite“ bezeichnet werden.
-
Die variable Düseneinheit 25 hat die Vielzahl an Düsenflügeln 23 (in dem Beispiel der Figur sind es elf Düsenflügel 23), einen ersten Düsenring 31 und einen zweiten Düsenring 32. Der erste Düsenring 31 und der zweite Düsenring 32 sind über die Düsenflügel 23 in der axialen Richtung angeordnet. Sowohl der erste Düsenring 31 als auch der zweite Düsenring 32 hat eine Ringform, dessen Mitte die Drehachse H ist, und die so angeordnet ist, dass er das Turbinenlaufrad 6 in der Umfangsrichtung umgibt. Ein Bereich, der zwischen dem ersten Düsenring 31 und dem zweiten Düsenring 32 sandwichartig angeordnet ist, bildet den vorstehend erwähnten Gaseinströmkanal 21. Der zweite Düsenring 32 ist dem Schneckenströmungskanal 16 (siehe 1) zugewandt, und der zweite Düsenring 32 bildet einen Teil einer Innenwand des Schneckenströmungskanals 16. Eine Drehwelle 23a von jedem der Düsenflügel 23 ist in ein Lagerloch 31a des ersten Düsenrings 31 drehbar eingefügt. Der erste Düsenring 31 lagert jeden der Düsenflügel 23 in einer einseitig eingespannten Form. In dem Beispiel der Figur sind die Düsenflügel 23 an einem Umfang unter regelmäßigen Abständen angeordnet, jedoch ist das Anordnen der Düsenflügel 23 unter regelmäßigen Abständen nicht wesentlich.
-
Ein ringplattenartiger Stützring 41 ist an der Kompressorseite des ersten Düsenrings 31 fixiert, und des Weiteren ist ein Antriebsringstützelement 43 mit einer Ringform an der Kompressorseite des Stützrings 41 fixiert. Sowohl der erste Düsenring 31 als auch der zweite Düsenring 32, der Stützring 41 und das Antriebsringstützelement 43 ist mit einer Vielzahl an (in dem Beispiel der Figur sind es drei) Stiftlöchern 35a versehen. Verbindungsstifte 35 sind in den jeweiligen Stiftlöchern 35a eingefügt, und dadurch sind der erste Düsenring 31, der zweite Düsenring 32, der Stützring 41 und das Antriebsringstützelement 43 miteinander verbunden.
-
Der Stützring 41 und das Antriebsringstützelement 43 sind miteinander an den ersten Düsenring 31 durch einen Abschnitt des Verbindungsstiftes 35 an der Kompressorseite vernietet. Zwei Flansche zum Positionieren des ersten Düsenrings 31 und des zweiten Düsenrings 32 sind an einem Abschnitt des Verbindungsstiftes 35 an der Turbinenseite vorgesehen. Die Abmessungen zwischen den beiden Flanschen sind mit einer hohen Genauigkeit gestaltet, und dadurch wird die Massgenauigkeit des Gaseinströmkanals 21 in einer axialen Richtung sichergestellt. Der Antriebsring 28 ist an dem Antriebsringstützelement 43 montiert, und dadurch ist der Antriebsring 28 so gestützt, dass er um die Drehachse H drehbar ist. Ein Außenumfangsabschnitt des Stützrings 41 ist in einer axialen Richtung durch das Turbinengehäuse 4 und das Lagergehäuse 13 so gehalten, dass die gesamte variable Düseneinheit 25 an den Turbinengehäuse 4 und dem Lagergehäuse 13 fixiert ist. Das heißt, der Außenumfangsabschnitt des Stützrings 41 ist zwischen dem Turbinengehäuse 4 und dem Lagergehäuse 13 in der axialen Richtung so angeordnet, dass die gesamte variable Düseneinheit 25 durch das Turbinengehäuse 4 und das Lagergehäuse 13 gehalten wird.
-
Der Antriebsring 28 ist ein Element zum Übertragen einer Antriebskraft, die von der Außenseite eingegeben wird, zu den Düsenflügeln 23, und ist aus einem Element ausgebildet, das beispielsweise aus einem Metallmaterial gebildet ist. Der Antriebsring 28 hat eine Ringform, die sich an einem Umfang erstreckt, dessen Mitte die Drehachse H ist, die Antriebskraft von der Außenseite empfängt und um die Drehachse H gedreht wird. Hebel 29 sind an Drehwellen 23a der jeweiligen Düsenflügel 23 montiert und sind an einem Innenumfang an einer Innenseite des Antriebsrings 28 unter regelmäßigen Abständen angeordnet. Nuten 28a sind an einer Innenumfangsseite des Antriebsrings 28 an einer Position, die den jeweiligen Hebeln 29 entspricht, unter regelmäßigen Abständen ausgebildet. Ein Ende von jedem der Hebel 29 steht in Zahneingriff mit jeder der Nuten 28a des Antriebsrings 28, und das andere Ende von jedem der Hebel 29 ist mit jeder der Drehwellen 23a der Düsenflügel 23 fixiert. Wenn die Antriebskraft von der Außenseite der Turbine 2 zu dem Antriebsring 28 eingegeben wird, wird der Antriebsring 28 um die Drehachse H gedreht. Mit der Drehung des Antriebsrings 28 werden die Hebel 29, die mit dem Nuten 28a in Eingriff stehen, gedreht, und die Düsenflügel 23 werden über die Drehwellen 23a gedreht. Eine Eingangsnut 28b ist an der Innenumfangsseite des Antriebsrings 28 ausgebildet, und die Eingangsnut 28b ist zwischen einem Satz an Nuten 28a und 28a angeordnet. Die vorstehend erwähnte Antriebskraft von der Außenseite zu dem Antriebsring 28 wird als eine externe Kraft für die Eingangsnut 28b in einer Umfangsrichtung eingegeben.
-
In dieser variablen Düseneinheit 25 bildet ein Abschnitt, der aus dem ersten Düsenring 31, dem zweiten Düsenring 32, dem Stützring 41 und den Verbindungsstiften 35 gebildet ist, eine Hauptkörperteileinheit 51, die an dem Turbinengehäuse 4 fixiert ist und in drehbarer Weise die Vielzahl an Düsenflügeln 23 stützt. Das heißt, die Hauptkörperteileinheit 51 wird an dem Turbinengehäuse 4 gehalten und stützt drehbar die Vielzahl an Düsenflügeln 23. Das Antriebsringstützelement 43 bildet ein Ringstützelement, dass an der Hauptkörperteileinheit 51 fixiert ist, und stützt drehbar den Antriebsring 28. Ein Verfahren zum Fixieren des Antriebsringstützelementes 43 an der Hauptkörperteileinheit 51 ist nicht auf den Aufbau beschränkt, bei dem das Antriebsringstützelement 43 mit dem ersten Düsenring 31 zusammen mit dem Stützring 41 miteinander vernietet ist, und verschiedene Fixierverfahren können aufgegriffen werden.
-
Anschließend sind ein Aufbau des Antriebsringstützelementes 43 und ein Aspekt des Abstützens des Antriebsrings 28 unter Verwendung des Antriebringstützelementes 43 unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 beschrieben. 3(a) zeigt eine Draufsicht auf das Antriebsringstützelement 43 unter Betrachtung von der Seite des Kompressors 3 mit einer Betrachtungslinie, die parallel zu der Drehachse H läuft. 3(b) zeigt eine Draufsicht auf den Antriebsring 28 unter Betrachtung von der Seite des Kompressors 3, wobei hier die Betrachtungslinie parallel zu der Drehachse H verläuft. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zustandes, bei dem der Antriebsring 28 an dem Antriebsringstützelement 43 montiert ist. 5(a) zeigt eine Schnittansicht, die einen Querschnitt zeigt, der parallel zu der radialen Richtung ist, wobei ein Hakenteil 45 in 4 umfasst ist. 5(b) zeigt eine Schnittansicht, die einen Querschnitt zeigt, der parallel zu der radialen Richtung ist, wobei ein Vorsprungsteil 47a in 4 umfasst ist. 5(c) zeigt eine Ansicht der Umgebung des Vorsprungsteil 47a unter Betrachtung von der Außenseite in einer radialen Richtung.
-
Das Antriebsringstützelement 43 hat einen Elementhauptkörperteil 42 mit einer flachen Form, eine Vielzahl an Hakenteilen 45, die von einem Außenumfangsabschnitt des Elementhauptkörperteils 42 zu der Kompressorseite vorragen, und eine Vielzahl an Turbinenseitenaufnahmeteilen (die auch als turbinenseitige Empfangsteile oder als dritte Teile bezeichnet werden können) 47, die sich von dem Außenumfangsabschnitt des Elementhauptkörperteils 42 in einer radialen Richtung nach außen erstrecken. Das Antriebsringstützelement 43 ist durch ein Element ausgebildet und wird beispielsweise durch Pressen hergestellt. Ein Durchmesser eines Außenumfangs des Elementhauptkörperteils 42 ist geringfügig geringer als ein Durchmesser eines Innenumfangs des Antriebrings. Das Antriebsringstützelement 43 und der Antriebsring 28 sind Elemente, die beispielsweise aus einem Metall hergestellt sind. Die Hakenteile 45 und die Turbinenseitenaufnahmeteile 47 sind an Positionen angeordnet, die den Positionen entsprechen, an denen die Nuten 28a des Antriebsrings 28 und die Eingangsnut 28b nicht vorhanden sind. Die Hakenteile 45 und die Turbinenseitenaufnahmeteile 47 sind an einem Umfang, dessen Mitte die Drehachse H ist, an Positionen vorgesehen, an denen sie nicht miteinander in Vielzahl überlappen.
-
Die Hakenteile 45 sind an dem Umfang, dessen Mitte die Drehachse H ist, an Hand einer Vielzahl (in dem Beispiel der Figur sind es sechs Hakenteile) angeordnet und sind an einem Rand der Innenumfangsseite des Antriebsring 28 verhakt. Jedes der Hakenteile 45 hat einen Basisendseitenteil (ein erster Abschnitt) 45a, der sich von einem Außenumfangsrand des Elementhauptkörperteils 42 in einer axialen Richtung erstreckt, und ein Endstückseitenteil (ein zweiter Abschnitt) 45b, der von dem Basisendseitenteil 45a gebogen ist und sich in einer radialen Richtung nach außen erstreckt.
-
Hierbei hat, wie dies nachstehend beschrieben ist, jedes der Hakenteile 45 eine Funktion als ein Radialregulierteil, das die Bewegung des Antriebrings 28 in einer radialen Richtung reguliert, zusätzlich zu einer Funktion einer Regulierbewegung des Antriebrings 28 in einer Richtung der Drehachse. Wenn der Turbolader 1 mit der variablen Geometrie in einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs oder dergleichen montiert ist, sind das Antriebsringstützelement 43 und der Antriebsring 28 beispielsweise in einer Stellung angeordnet, in der eine Richtung eines in 3 gezeigten Pfeils K so festgelegt ist, dass sie nach oben weist, und die Drehachse H so festgelegt ist, dass sie horizontal ist. In dieser Stellung wird die Bewegung des Antriebsringstützelementes 43 durch eine Totlast des Antriebsrings 28 reguliert, und somit kann die Anordnung der Hakenteile 45 wie folgt festgelegt werden. Das heißt, es kann festgelegt werden, dass einige (in dem Beispiel der Figur sind es drei von sechs) der Hakenteile 45 innerhalb eines Bereiches von 180° oberhalb der Drehachse H angeordnet sind (innerhalb eines Bereiches oberhalb einer Strichpunktlinie J in der Zeichnung).
-
Das Basisendseitenteil 45a von jedem der Hakenteile 45 ist innerhalb des Randes der Innenumfangsseite des Antriebsrings 28 in einer radialen Richtung angeordnet und Innenumfangsrandflächen 28d des Antriebsrings 28 zugewandt. Die Basisendseitenteile 45a können mit den Innenumfangsrandflächen 28d des Antriebsrings 28 in Kontakt stehen. Durch diesen Aufbau fungieren die in Vielzahl vorgesehen Basisendseitenteile 45a, die an dem Umfang angeordnet sind, als die Radialregulierteile, die die Bewegung des Antriebsrings 28 in einer radialen Richtung regulieren. Ein Durchmesser eines gedachten Kreises, der durch die Basisendseitenteile 45a tritt, ist geringfügig kleiner als ein Durchmesser eines gedachten Kreises, der durch die Innenumfangrandflächen 28d des Antriebsrings 28 tritt. Aus diesem Grund ist ein geringfügiges Spiel zwischen dem Antriebsringstützelement 43 und dem Antriebsring 28 in einer radialen Richtung vorgesehen.
-
Die Endstückseitenteile 45b der Hakenteile 45 überschreiten Positionen der Innenumfangsrandflächen 28d des Antriebsrings 28, um sich in einer radialen Richtung nach außen zu erstrecken, und sind Endflächen 28c an der Kompressorseite zugewandt. Die Endstückseitenteile 45b können mit den Endflächen 28c an der Kompressorseite in Kontakt stehen. Durch diesen Aufbau fungieren die Endstückseitenteile 45b als die Kompressorseitenregulierteile (kompressorseitige Regulierteile), die die Bewegung des Antriebsrings 28 zu der Kompressorseite in der Richtung der Drehachse H regulieren.
-
Die Turbinenseitenaufnahmeteile 47 sind an dem Umfang, dessen Mitte die Drehachse H ist, in Vielzahl (in dem Beispiel der Figur sind es drei) angeordnet. Die Turbinenseitenaufnahmeteile 47 überschreiten die Positionen der Innenumfangsrandflächen 28d des Antriebsrings 28, um sich in einer radialen Richtung nach außen zu erstrecken. Jedes der Turbinenseitenempfangsteile 47 hat einen Vorsprungsteil 47a, der an einem Endstück von diesem vorgesehen ist und zu der Kompressorseite vorragt. Endstückabschnitte der Turbinenseiten im Aufnahmeteil 47 sind so gebogen, dass sie zu der Kompressorseite vorragen, und dadurch sind die Vorsprungsteile 47a ausgebildet. Die Vorsprungsteile 47a sind Endflächen 28t des Antriebsrings 28 an der Turbinenseite zugewandt. Die Vorsprungsteile 47a können mit den Endflächen 28t des Antriebrings 28 an der Turbinenseite in Kontakt stehen. Durch diesen Aufbau fungieren die Turbinenseitenaufnahmeteile 47 als die Turbinenseitenregulierteile, die die Bewegung des Antriebsrings 28 zu der Turbinenseite in der Richtung der Drehachse H regulieren. Ein Spalt (Zwischenraum) zwischen dem Endstückseitenteil 45b und dem Vorsprungsteil 47a in einer axialen Richtung ist so ausgebildet, dass er geringfügig breiter als eine Dicke des Antriebsrings 28 ist. Aus diesem Grund ist ein geringfügiges Spiel zwischen dem Antriebsringstützelement 47 und dem Antriebsring 28 in einer axialen Richtung vorgesehen.
-
Durch den vorstehend erläuterten Aufbau stützt das Antriebsringstützelement 43 den Antriebsring 28 so, dass die Bewegung des Antriebrings 28 in einer radialen Richtung zu der Kompressorseite und zu der Turbinenseite reguliert wird. Der Abschnitt, an dem die Bewegung des Antriebsrings 28 in einer Umfangsrichtung reguliert wird, ist nicht an dem Antriebsringstützelement 43 ausgebildet. Aus diesem Grund kann in einem Zustand, bei dem der Antriebsring 28 durch das Antriebsringstützelement 43 gestützt ist, der Antriebsring 28 um die Drehachse H drehen.
-
Die Anordnungsintervalle der Hakenteile 45 in einer Umfangsrichtung entsprechen jenen der Nuten 28a. Das heißt wenn der Antriebsring 28 um die Richtung der Drehachse H relativ zu dem Antriebsringstützelement 43 um einen vorbestimmten Betrag gedreht wird, haben sämtliche Hakenteile 45 Umfangsphasen, die mit einer entsprechenden Umfangsphase einer beliebigen der Nuten 28a (in dem Beispiel der Figur sind es sechs von elf) übereinstimmen. Der Durchmesser des gedachten Kreises, der durch die Endstücke der Hakenteile 45 tritt, ist geringfügig kleiner als ein Durchmesser eines gedachten Kreises, der durch die tiefsten Abschnitte der Nuten 28a tritt. Eine Breite des Endstückseitenteils 45b in der Umfangsrichtung ist geringfügig kleiner als jene der Nuten 28a in einer Umfangsrichtung. Eine Größe des Endstückseitenteils 45b des Hakenteils 45 ist geringfügig kleiner als jene der Nut 28a. Durch diese Bedingungen kann, wenn der Antriebsring 28 an dem Antriebsringstützelement 43 montiert ist, folgendes verwirklicht werden. Das heißt der Antriebsring 28 kann in das Antriebsringstützelement 43 von der Kompressorseite eingeführt werden durch Drehen des Antriebrings 28 um einen vorbestimmten Betrag in derartiger Weise, dass sämtliche Hakenteile 45 durch die Nuten 28a treten. Danach wird der Antriebsring 28 in einer vorbestimmten Umfangsphase weitergedreht, und dadurch ist der Antriebsring 28 in einem Zustand, bei dem er durch das Antriebsringstützelement 43 gestützt ist, wie dies vorstehend beschrieben ist.
-
Um mit Leichtigkeit das Antriebsringstützelement 43 auszubilden, das das Elementhauptkörperteil 42, die Hakenteile 45 und die Turbinenseitenaufnahmeteile 47 wie vorstehend beschrieben unter Anwendung eines Elementes hat, sind die Hakenteile 45 und die Turbinenseitenaufnahmeteile 47 an Positionen vorgesehen, die sich voneinander in eine Umfangsrichtung unterscheiden. Gemäß diesem Aufbau wird beispielsweise eine flache Metallplatte gepresst, und dadurch kann das Antriebsringstützelement 43 relativ leicht aus einem Element gestalten werden.
-
Nachstehend sind der Betrieb und die Effekte des Turboladers 1 mit der variablen Geometrie beschrieben. In der variablen Düseneinheit 25 des Turboladers 1 mit der variablen Geometrie ist der Antriebsring 28 durch das Antriebsringstützelement 43 gestützt, das durch ein Element ausgebildet ist, und die Bewegung des Antriebsrings 28 in der radialen Richtung, zu der Kompressorseite und zu der Turbinenseite, wird reguliert. In dieser Weise sind die Funktionen der Bewegungsregulierung in der radialen Richtung, der Bewegungsregulierung zu der Kompressorseite und die Bewegungsregulierung zu der Turbinenseite, die zum Stützen des Antriebsrings 28 erforderlich sind, durch ein Element verwirklicht. Daher kann der Aufbau der variablen Düseneinheit 25 vereinfacht werden, und die Herstellbarkeit kann verbessert werden. Darüber hinaus können die Herstellkoste des Turboladers 1 mit der variablen Geometrie reduziert werden.
-
Die vorliegende Erfindung kann anhand verschiedener Modi ausgeführt werden, die auf der Basis des Wissens eines Fachmanns ausgehend von dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel abgewandelt und verbessert werden. Abwandlungen können unter Verwendung von technischen Gegenständen gemacht werden, die im vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Die Aufbaumöglichkeiten der Ausführungsbeispiele können anhand einer geeigneten Kombination von diesen genutzt werden. Beispielsweise ist in dem Ausführungsbeispiel ein Beispiel beschrieben, bei dem die Anzahl an Hakenteilen 45, die in dem Antriebsringstützelement 43 angeordnet sind, größer ist als die Anzahl der Turbinenseitenaufnahmeteile 47. Jedoch können die Turbinenseitenaufnahmeteile 47 und die Hakenteile 45 in gleicher Anzahl vorhanden sein, und es ist unwichtig, dass es mehr Turbinenseitenaufnahmeteile 47 als Hakenteile 45 sind. In ähnlicher Weise ist das Beispiel beschrieben, bei dem einige der Hakenteile 45 in Vielzahl innerhalb des Bereiches von 180° oberhalb der Drehachse H in der Stellung des Zustandes angeordnet sind, der im Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs oder dergleichen montiert ist. Jedoch spielen die Drehphasen keine Rolle, in denen die Hakenteile 45 und die Turbinenseitenaufnahmeteile 47 angeordnet sind, sie sind beliebig. Beispielsweise kann ein einzelnes Hakenteil 45 innerhalb des Bereiches von 180° oberhalb der Drehachse H angeordnet sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1, 101
- Turbolader mit variabler Geometrie
- 2
- Turbine
- 3
- Kompressor
- 4
- Turbinengehäuse
- 6
- Turbinenlaufrad
- 7
- Kompressorlaufrad
- 14
- Drehwelle
- 16
- Schneckenströmungskanal
- 21
- Gaseinströmkanal
- 23
- Düsenflügel
- 25
- variable Düseneinheit
- 28
- Antriebsring
- 28c
- Endseite an der Kompressorseite
- 28t
- Endseite an der Turbinenseite
- 43
- Antriebsringstützelement (Ringstützelement)
- 45
- Hakenteil
- 45a
- Basisendseitenteil (Radialregulierteil)
- 45b
- Endstückseitenteil (Kompressorseitenregulierteil)
- 47
- Turbinenseitenaufnahmeteil (Turbinenseitenregulierteil)
- 47a
- Vorsprungsteil
- 51
- Hauptkörperteileinheit
- H
- Drehachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
