DE112017004232B4

DE112017004232B4 - Turbolader mit variabler Geometrie

Info

Publication number: DE112017004232B4
Application number: DE112017004232.1T
Authority: DE
Inventors: Takao ASAKAWA; Kenichi SEGAWA; Takahiro Kobayashi; Ryota SAKISAKA; Kazuko TAKEUCHI; Kenji Bunno
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2017-08-15
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2037-08-16
Also published as: CN109477419A; CN109477419B; US20190145274A1; JPWO2018037970A1; JP6677307B2; US10858952B2; WO2018037970A1; DE112017004232T5

Abstract

Turbolader (C) mit variabler Leistung, mit:einer Vielzahl von Düsenschaufeln (24), von denen jede einen Wellenabschnitt (24a) umfasst;einem Düsenring (23), der einen zylindrischen Abschnitt (23c) umfasst, der Wellenlöcher (23j) hat, die eingerichtet sind, die Wellenabschnitte (24a) axial zu halten;Verbindungsplatten (27), wobei jede Folgendes umfasst:einen Montageabschnitt (27b), an dem ein Abschnitt des Wellenabschnitts (24a) montiert ist, der aus dem Wellenloch (23j) auf einer Seite vorsteht, die der Düsenschaufel (24) entgegengesetzt ist; undeinen Erstreckungsabschnitt (27c), der sich von dem Montageabschnitt (27b) zu einer radial äußeren Seite des Düsenrings (23) erstreckt;einem Antriebsring (25), der Folgendes umfasst:einen ringförmigen Hauptkörperabschnitt (25b), der gehalten ist, um durch den zylindrischen Abschnitt (23c) des Düsenrings (23) drehbar zu sein; undVorsprungsabschnitte (25e), die auf dem Hauptkörperabschnitt (25b) ausgebildet sind und den Erstreckungsabschnitten (27c) der Verbindungsplatten (27) in einer Umfangsrichtung des Hauptkörperabschnitts (25b) zugewandt sind;einem gegenüberliegenden Element (21), das dem Düsenring (23) auf der Seite der Düsenschaufeln (24) zugewandt ist und einen Strömungsdurchlass (x) in einem Freiraum (14) zu dem Düsenring (23) ausbildet;Stiften (22), die in erste Einsetzabschnitte (23f), die in dem Düsenring (23) ausgebildet sind, und zweite Einsetzabschnitte (21b) eingesetzt sind, die in dem gegenüberliegenden Element (21) ausgebildet sind, und an denen der Düsenring (23) und das gegenüberliegende Element (21) montiert sind, während der Freiraum (14) aufrechterhalten wird;einem Vorsprungsabschnitt (23e), der auf dem Düsenring (23) ausgebildet ist, zu der radial äußeren Seite bezüglich des zylindrischen Abschnitts (23c) vorsteht, sich in der Umfangsrichtung erstreckt und in Anlage gegen ein Gehäuse (4) von einer Seite der Verbindungsplatten (27) aus gehalten wird; undSenknuten (23g), die den Vorsprungsabschnitt (23e) durchbrechen, dadurch gekennzeichnet, dassdie Senknuten (23g) in den ersten Einsetzabschnitten (23f) des Düsenrings (23) auf der Seite der Verbindungsplatten (27) ausgebildet sind,der Vorsprungsabschnitt (23e) des Düsenrings (23) Räume zwischen dem Düsenring (23) und dem Gehäuse (4) in Freiräume (Sa, Sb) trennt, unddie Freiräume (Sa, Sb) durch die Senknuten (23g) miteinander in Verbindung sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Turbolader mit variabler Leistung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 5, der Verbindungsplatten umfasst, an denen Düsenschaufeln montiert sind.
Stand der Technik
Bisher wurde ein Turbolader einer Art mit variabler Leistung weithin verwendet. Bei einem solchen Turbolader, wie er beispielsweise in Patentliteratur 1 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Düsenschaufeln in einem Strömungsdurchlass zum Einleiten eines Gases aus einem Turbinenspiralströmungsdurchlass zu einem Turbinenlaufrad ringförmig angeordnet. Die Düsenschaufeln sind an Wellenabschnitten montiert. Wenn die Wellenabschnitte durch eine Kraft eines Aktors gedreht werden, werden Winkel der Düsenschaufeln in dem Strömungsdurchlass zusammen mit der Drehung der Wellenabschnitte geändert. Eine Strömungsdurchlassbreite (sogenannte Düsenhalsbreite) wird geändert. Auf eine solche Weise wird eine Strömungsrate des Abgases gesteuert, das durch den Strömungsdurchlass strömt.
Die Wellenabschnitte sind in einen Düsenring eingesetzt. Verbindungsplatten sind an Endabschnitten der Wellenabschnitte montiert, die aus dem Düsenring vorstehen. Ein Antriebsring umfasst einen Hauptkörperabschnitt, der eine ringförmige Gestalt hat. Eingriffsnuten, mit denen die Verbindungsplatten in Eingriff sind, sind in einer Innenumfangsfläche des Hauptkörperabschnitts ausgebildet. Außerdem ist eine Vielzahl von Führungsrollen gegen die Innenumfangsfläche des Hauptkörperabschnitts in Anlage gehalten, während Orte der Eingriffsnuten vermieden werden. Der Antriebsring ist durch die Führungsrollen gehalten. Wenn der Antriebsring durch die Kraft des Aktors gedreht wird, schwenken die Verbindungsplatten, die mit dem Antriebsring in Eingriff sind. Auf eine solche Weise drehen die Wellenabschnitte und die Düsenschaufeln.
Patentliteratur 2 zeigt einen gattungsgemäßen Turbolader mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. 5. Ein weiterer herkömmlicher Turbolader ist aus der nachveröffentlichten Patentliteratur 3 bekannt.
Zitierliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 5 807 037 B2
Patentliteratur 2: DE 10 2015 225 828 A1
Patentliteratur 3: DE 11 2017 001 529 T5

Zusammenfassung
Technische Aufgabe
Im Übrigen wird in den letzten Jahren eine Reduzierung einer Größe des Turboladers gefordert. Dementsprechend gibt es einen Bedarf für eine Entwicklung einer Technologie eines Reduzierens der Größe des Mechanismus, der eingerichtet ist, die Düsenschaufeln anzutreiben.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Turbolader mit variabler Leistung bereit zu stellen, dessen Größe reduziert werden kann.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch einen Turbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein Turbolader mit variabler Leistung bereitgestellt, der Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Düsenschaufeln, wobei jede einen Wellenabschnitt umfasst; einen Düsenring, der einen zylindrischen Abschnitt mit Wellenlöchern hat, die eingerichtet sind, die Wellenabschnitte axial zu halten; Verbindungsplatten, von denen jede Folgendes umfasst: einen Montageabschnitt, an dem ein Abschnitt des Wellenabschnitts montiert ist, der aus dem Wellenloch auf einer Seite vorsteht, die der Düsenschaufel entgegengesetzt ist; und einen Erstreckungsabschnitt, der sich aus dem Montageabschnitt zu einer radial äußeren Seite des Düsenrings erstreckt; einen Antriebsring, der Folgendes umfasst: einen Hauptkörperabschnitt, der eine ringförmige Gestalt hat und gehalten wird, um durch den zylindrischen Abschnitt des Düsenrings drehbar zu sein; und Vorsprungsabschnitte, die auf dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet sind und den Erstreckungsabschnitten der Verbindungsplatten in einer Umfangsrichtung des Hauptkörperabschnitts zugewandt sind; ein gegenüberliegendes Element, das dem Düsenring auf einer Seite der Düsenschaufeln zugewandt ist und einen Strömungsdurchlass in einem Freiraum zu dem Düsenring ausbildet; Stifte, die in erste Einsatzabschnitte, die in dem Düsenring ausgebildet sind, und in zweite Einsetzabschnitte eingesetzt sind, die in dem gegenüberliegenden Element ausgebildet sind, und wobei an diesen der Düsenring und das gegenüberliegende Element montiert sind, während der Freiraum aufrechterhalten wird; einen Vorsprungsabschnitt, der an dem Düsenring ausgebildet ist, zu der radial äußeren Seite bezüglich des zylindrischen Abschnitts vorsteht, sich in der Umfangsrichtung erstreckt und in Anlage gegen ein Gehäuse von einer Seite der Verbindungsplatten aus gehalten wird; sowie Senknuten, die in den ersten Einsetzabschnitten des Düsenrings auf der Seite der Verbindungsplatten ausgebildet sind und den Vorsprungsabschnitt durchbrechen.
Der Turbolader mit variabler Leistung kann vorzugsweise ferner ein elastisches Element umfassen, das in Anlage gegen den Düsenring auf der Seite der Verbindungsplatten gehalten wird und eingerichtet ist, den Düsenring gegen das Gehäuse von der Seite der Verbindungsplatten aus zu drücken.
Der erste Einsetzabschnitt und der zweite Einsetzabschnitt haben in der Einsetzrichtung des Stifts vorzugsweise dieselbe Länge.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, ist, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein Turbolader mit variabler Leistung vorgesehen, der Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Düsenschaufeln, wobei jede einen Wellenabschnitt umfasst; einen Düsenring, der einen zylindrischen Abschnitt umfasst, der Wellenlöcher hat, die eingerichtet sind, die Wellenabschnitte axial zu halten; Verbindungsplatten, wobei jede Folgendes umfasst: einen Montageabschnitt, an dem ein Abschnitt des Wellenabschnitts montiert ist, der aus dem Wellenloch auf einer Seite vorsteht, die der Düsenschaufel entgegengesetzt ist; und einen Erstreckungsabschnitt, der sich von dem Montageabschnitt zu einer radial äußeren Seite des Düsenrings erstreckt; einen Antriebsring, der Folgendes umfasst: einen ringförmigen Hauptkörperabschnitt, der gehalten ist, um durch den zylindrischen Abschnitt des Düsenrings drehbar zu sein; und Vorsprungsabschnitte, die auf dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet sind und den Erstreckungsabschnitten der Verbindungsplatten in einer Umfangsrichtung des Hauptkörperabschnitts zugewandt sind; einen Vorsprungsabschnitt, der auf dem Düsenring ausgebildet ist, zu der radial äußeren Seite bezüglich des zylindrischen Abschnitts vorsteht, sich in der Umfangsrichtung erstreckt und gegen ein Gehäuse von einer Seite der Verbindungsplatten aus in Anlage gehalten wird; sowie einen Durchbruchsabschnitt, der in Anlageabschnitten des Vorsprungsabschnitts, der gegen das Gehäuse in Anlage gehalten wird, und/oder einem Anlagezielabschnitt des Gehäuses ausgebildet ist, das gegen den Vorsprungsabschnitt in Anlage ist.
Der Turbolader mit variabler Leistung kann vorzugsweise ferner ein elastisches Element umfassen, das gegen den Düsenring auf der Seite der Verbindungsplatten in Anlage gehalten wird und eingerichtet ist, den Düsenring gegen das Gehäuse von der Seite der Verbindungsplatten aus zu drücken.
Wirkungen der Offenbarung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Größe des Turboladers mit variabler Leistung reduziert werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers mit variabler Leistung.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Düsenantriebsmechanismus.
3 ist eine erläuternde Ansicht zum Zeigen einer Struktur zum Verhindern eines Lösens eines Antriebsrings durch ein Verwenden von Führungsstiften.
4 ist eine perspektivische Ansicht zum Zeigen eines Zustands, nachdem der Düsenantriebsmechanismus zusammengebaut ist.
5(a) ist eine Auszugsansicht zum Zeigen eines Strichlinienabschnitts der 1, und 5(b) ist eine Auszugsansicht zum Zeigen eines Strichpunktlinienabschnitts der 1.
6 ist eine erläuternde Ansicht zum Zeigen einer Senknut.
7 ist eine erläuternde Ansicht zum Zeigen eines Abwandlungsbeispiels.

Beschreibung einer Ausführungsform
Nun wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Einzelnen beschrieben. Die Maße, Werkstoffe und andere besondere Zahlenwerte, die in der Ausführungsform dargestellt sind, sind lediglich Beispiele, die zum Erleichtern eines Verständnisses verwendet werden, und beschränken die vorliegende Offenbarung nicht, es sei denn es ist ausdrücklich erwähnt. Elemente, die im Wesentlichen dieselben Funktionen und Konfigurationen haben, sind hier und in den Zeichnungen durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, um ihre redundante Beschreibung zu vermeiden. Ferner ist eine Darstellung von Elementen ohne eine unmittelbare Beziehung zu der vorliegenden Offenbarung weggelassen.
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers C mit variabler Leistung (Turbolader). In der nachfolgenden Beschreibung entspricht die Richtung, die durch den Pfeil L, der in 1 gezeigt ist, angezeigt wird, einer linken Seite des Turboladers C mit variabler Leistung. Die Richtung, die durch den Pfeil R, der 1 gezeigt ist, angezeigt wird, entspricht einer rechten Seite des Turboladers C mit variabler Leistung. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Turbolader C mit variabler Leistung einen Turboladerhauptkörper 1. Der Turboladerhauptkörper 1 umfasst ein Lagergehäuse 2 (Gehäuse). Ein Turbinengehäuse 4 (Gehäuse) ist mit der linken Seite des Lagergehäuses durch einen Befestigungsbolzen 3 gekoppelt. Ein Verdichtergehäuse 6 ist mit der rechten Seite des Lagergehäuses 2 durch einen Befestigungsbolzen 5 gekoppelt. Das Lagergehäuse 2, das Turbinengehäuse 4 und das Verdichtergehäuse 6 sind integriert.
Das Lagergehäuse 2 hat ein Aufnahmeloch 2a. Das Aufnahmeloch 2a dringt in einer Rechts-und-Links-Richtung des Turboladers C mit variabler Leistung durch. Ein Radiallager 7 (in dieser Ausführungsform ist ein halbschwimmendes Lager in 1 als ein Beispiel gezeigt) ist in dem Aufnahmeloch 2a aufgenommen. Eine Welle 8 wird axial gehalten, um durch ein Radiallager 7 drehbar zu sein. Ein Turbinenlaufrad 9 ist an einem linken Endabschnitt der Welle 8 vorgesehen. Das Turbinenlaufrad 9 ist in dem Turbinengehäuse 4 aufgenommen, um drehbar zu sein. Ferner ist ein Verdichterlaufrad 10 an einem rechten Endabschnitt der Welle 8 vorgesehen. Das Verdichterlaufrad 10 ist in dem Verdichtergehäuse 6 aufgenommen, um drehbar zu sein.
Das Verdichtergehäuse 6 hat eine Saugöffnung 11. Die Saugöffnung 11 ist auf der rechten Seite des Turboladers 3 mit variabler Leistung offen. Ein Luftfilter (nicht gezeigt) ist mit der Saugöffnung 11 verbunden. Ferner, in einem Zustand, in dem das Lagergehäuse 2 und das Verdichtergehäuse 6 miteinander durch den Befestigungsbolzen 5 gekoppelt sind, ist ein Diffusorströmungsdurchlass 12 durch gegenüberliegende Flächen des Lagergehäuses 2 und des Verdichtergehäuses 6 ausgebildet. Der Diffusorströmungsdurchlass 12 erhöht einen Druck einer Luft. Der Diffusorströmungsdurchlass 12 ist ringförmig ausgebildet, um sich von einer inneren Seite zu einer äußeren Seite in einer Radialrichtung der Welle 8 zu erstrecken. Der Diffusorströmungsdurchlass 12 ist mit der Saugöffnung 11 auf der Innenseite in der radialen Richtung mit dem dazwischen angeordneten Verdichterlaufrad 10 in Verbindung.
Ferner hat das Verdichtergehäuse 6 einen Verdichterspiralströmungsdurchlass 13. Der Verdichterspiralströmungsdurchlass 13 hat eine ringförmige Gestalt. Der Verdichterspiralströmungsdurchlass 13 ist auf der äußeren Seite in der Radialrichtung der Welle 8 bezüglich des Diffusorströmungsdurchlasses 12 angeordnet. Der Verdichterspiralströmungsdurchlass 13 ist mit einer Saugöffnung einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) in Verbindung. Der Verdichterspiralströmungsdurchlass 13 ist auch mit dem Diffusorströmungsdurchlasses 12 in Verbindung. Daher, wenn das Verdichterlaufrad 10 gedreht wird, wird eine Luft in das Verdichtergehäuse 6 durch die Saugöffnung 11 gesaugt. Ein Druck und eine Geschwindigkeit der gesaugten Luft wird beim Durchströmen von Schaufeln des Verdichterlaufrads 10 erhöht. Ein Druck der Luft mit erhöhter/erhöhtem Geschwindigkeit und Druck wird in dem Diffusorströmungsdurchlass 12 und dem Verdichterspiralströmungsdurchlass 13 erhöht (Druckrückgewinnung), und wobei sie in die Kraftmaschine eingeleitet wird.
Ferner, in einem Zustand, in dem das Lagergehäuse 2 und das Turbinengehäuse 4 miteinander durch den Befestigungsbolzen 3 gekoppelt sind, ist ein Freiraum 14 zwischen gegenüberliegenden Flächen des Lagergehäuses 2 und des Turbinengehäuses 4 ausgebildet. Der Freiraum 14 ist ein Raum, der einen Strömungsdurchlass „x“ begrenzt, der es Düsenschaufeln 24, die nachstehend beschrieben sind, ermöglicht, in diesem angeordnet zu werden, und es einem Abgas ermöglicht, durch diesen zu strömen. Der Freiraum 14 ist ringförmig ausgebildet, um sich von einer inneren Seite in Richtung einer äußeren Seite in der radialen Richtung der Welle 8 (des Turbinenlaufrads 9) zu erstrecken.
Ferner hat das Turbinengehäuse 4 eine Ausstoßöffnung 16. Die Ausstoßöffnung 16 ist mit dem Turbinenspiralströmungsdurchlass 15 durch das Turbinenlaufrad 9 in Verbindung. Die Ausstoßöffnung 16 liegt einer Vorderseite des Turbinenlaufrads 9 gegenüber. Die Ausstoßöffnung 16 ist mit einer Abgasreinigungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden.
Der Turbinenspiralströmungsdurchlass 15 ist mit einer Gaseinlassöffnung (nicht gezeigt) verbunden. Abgas, das aus der Kraftmaschine ausgestoßen wird, wird zu der Gaseinlassöffnung eingeleitet. Der Turbinenspiralströmungsdurchlass 15 ist auch mit dem wie vorstehend beschriebenen Strömungsdurchlass „x“ verbunden. Daher wird das Abgas, das durch die Gaseinlassöffnung in den Turbinenspiralströmungsdurchlass 15 eingeleitet wird, zu der Ausstoßöffnung 16 durch den Strömungsdurchlass „x“ und das Turbinenlaufrad 19 eingeleitet. Das heißt, der Strömungsdurchlass „x“ ist ein Durchlass, der sich von dem Turbinenspiralströmungsdurchlass 15 zu dem Turbinenlaufrad 9 erstreckt. Das Turbinenlaufrad 9 dreht sich während eines Verlaufs eines Stroms des Abgases. Dann wird eine Drehkraft des Turbinenlaufrads 9, das vorstehend beschrieben wurde, auf das Verdichterlaufrad 10 durch die Welle 8 übertragen. Durch die Drehkraft des Verdichterlaufrads 10 wird der Druck der Luft erhöht, und sie wird in die Saugöffnung der Kraftmaschine eingeleitet, wie vorstehend beschrieben wurde.
Dabei, wenn sich die Strömungsrate des Abgases, das in das Turbinengehäuse 4 eingeleitet wird, ändert, ändern sich die Drehbeträge des Turbinenlaufrads 9 und des Verdichterlaufrads 10. In einigen Fällen, in Abhängigkeit einer Betriebsbedingung der Kraftmaschine, kann die Luft, deren Druck bis zu einem gewünschten Druck erhöht wurde, nicht hinreichend in die Saugöffnung der Kraftmaschine eingeleitet werden. Daher ist ein Düsenantriebsmechanismus 20 in dem Turbolader 10 mit variabler Leistung vorgesehen, der eingerichtet ist, eine Strömungsdurchlassbreite (eine nachstehend beschriebene Düsenhalsbreite) eines Strömungsdurchlasses „x“ des Turbinengehäuses 4 zu ändern.
Der Düsenantriebsmechanismus 20 ändert die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das zu dem Turbinenlaufrad 9 eingeleitet wird, in Übereinstimmung mit einer Strömungsrate des Abgases. Insbesondere, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine gering ist und die Strömungsrate des Abgases klein ist, reduziert der Düsenantriebsmechanismus 20 einen Öffnungsgrad der Düse des Strömungsdurchlasses „x“. Auf eine solche Weise erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases, das zu dem Turbinenlaufrad 9 eingeleitet wird. Das Turbinenlaufrad 9 dreht auch mit einer kleinen Strömungsrate. Nun erfolgt eine Beschreibung einer Konfiguration des Düsenantriebsmechanismus 20.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Düsenantriebsmechanismus 20. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst der Düsenantriebsmechanismus 20 eine Platte 21 (gegenüberliegendes Element). Die Platte hat ein Wellenplattenloch 21a. Das Wellenplattenloch 21a dringt in einer Axialrichtung der Welle 8 (nachstehend als „axiale Richtung“ bezeichnet) durch. Die Platte 21 hat beispielsweise eine flache ebene Gestalt mit einer kreisförmigen Querschnittsgestalt in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Welle 8. Auf einer Außenumfangsflächenseite der Platte 21 sind Stiftplattenlöcher 21b (zweiter Einsetzabschnitt) ausgebildet. Die Stiftplattenlöcher 21b dringen durch die Platte 21 in der axialen Richtung durch.
Eine Vielzahl von (drei in dem Beispiel der 2) Stiftplattenlöchern 21b ist voneinander in einer Axialrichtung der Platte 21 entfernt ausgebildet. Ein Ende von Stiften 22 ist jeweils durch das Stiftplattenloch 21b eingesetzt.
Der Düsenring 23 umfasst einen Hauptkörper 23b mit einer ringförmigen Gestalt. Der Hauptkörper 23d ist auf einer Seite eines Verdichterlaufrads 10 (rechte Seite in 1) bezüglich der Platte 21 angeordnet. Ein Wellenringloch 23a ist an dem Hauptkörper 23b ausgebildet. Das Wellenringloch 23a verläuft durch den Hauptkörper 23b in der axialen Richtung. Ein zylindrischer Abschnitt 23c ist an einem Abschnitt des Hauptkörpers 23b auf einer Seite ausgebildet, die der Platte 21 entgegengesetzt ist. Der zylindrische Abschnitt 23c steht zu einer Seite entfernt von der Platte 21 vor.
Außerdem ist ein Vorsprungsabschnitt 23e an der Außenumfangsfläche 23d des Hauptkörpers 23b ausgebildet. Der Vorsprungsabschnitt 23e erstreckt sich in einer Umfangsrichtung des Hauptkörpers 23b. Der Vorsprungsabschnitt 23e steht zu der radial äußeren Seite bezüglich des Hauptkörpers 23b (des zylindrischen Abschnitts 23c) vor. Stiftringlöcher 23f (erste Einsetzabschnitte) sind in Abschnitten des Hauptkörpers 23b ausgebildet, die den Stiftplattenlöchern 21b der Platte 21 zugewandt sind. Die Stiftringlöcher 23f verlaufen durch den Hauptkörper 23b in der axialen Richtung. Eine Vielzahl von (beispielsweise drei in dem in 3 gezeigten Beispiel) Senknuten 23g sind entfernt von dem Hauptkörper 23b in der Umfangsrichtung ausgebildet. Die Senknuten 23g sind auf einer Seite eines zylindrischen Abschnitts 23c angeordnet. Die Stiftringlöcher 23f sind in den Senknuten 23g offen. Die Stifte 22 werden in die Stiftringlöcher 23f eingesetzt.
Ein Abschnitt 22c mit großem Durchmesser ist zwischen beiden Endabschnitten 22a und 22b in dem Stift 22 ausgebildet. ein Außendurchmesser des Abschnitts 22c mit großem Durchmesser ist größer als der Außendurchmesser beider Endabschnitte 22a und 22b. Die Endabschnitte 22a der Stifte 22 werden in die Stiftplattenlöcher 21b eingesetzt. Der Abschnitt 22c mit großem Durchmesser wird in Anlage gegen eine Fläche der Platte 21 gehalten, die dem Düsenring 23 zugewandt ist. Auf eine solche Weise werden Einsetzpositionen der Stifte 22 bezüglich der Stiftplattenlöcher 21b bestimmt. Ähnlich werden Endabschnitte 22b der Stifte 22 in die Stiftringlöcher 23f eingesetzt. Der Abschnitt 22c mit großem Durchmesser wird gegen eine Fläche des Düsenrings 23 in Anlage gehalten, die der Platte 21 zugewandt ist. Auf eine solche Weise werden Einsetzposition der Stifte 22 bezüglich der Stiftringlöcher 23f bestimmt. Dabei sind Abschnitte 22d und 22e mit großem Durchmesser an Enden auf weiter außenliegenden Seiten beider Endabschnitte 22a und 22b des Stifts 22 dargestellt. Wenn die Stifte 22 mit der Platte 21 oder dem Düsenring 23 durch Verstemmen zusammengebaut werden, sind die Formen der Stifte 22 nach dem Verstemmen als ein Beispiel dargestellt. Die Form des Stifts 22 vor dem Einsetzen in das Stiftplattenloch 21b der Platte 21 oder das Stiftringloch 23f des Düsenrings 23 ist beispielsweise so, dass Stiftabschnitte, die dieselben Radien haben, wie diejenigen der beiden Endabschnitte 22a und 22b des Stifts 22, ausgebildet sind, um sich bis zu den äußersten Endabschnitten zu erstrecken.
Auf eine solche Weise wird ein gegenüberliegender Freiraum zwischen der Platte 21 und dem Düsenring 23 durch die Stifte 22 definiert. Anders gesagt, die Stifte 22 werden so montiert, dass die Platte 21 und der Düsenring 23 den Freiraum aufrechterhalten. Der Strömungsdurchlass „x“ wird als der Freiraum, über den hinweg die Platte 21 und der Düsenring 23 einander zugewandt sind, ausgebildet. Eine axiale Länge des Strömungsdurchlasses „x“ wird durch die Stifte 22 definiert.
Führungslöcher 23i sind an einer axialen Endfläche 23h auf der Seite (die zu der Platte 21 entgegengesetzt ist) in dem zylindrischen Abschnitt 23c des Düsenrings 23 offen. Eine Vielzahl von (drei in dem Beispiel der 2) Führungslöchern 23i ist in der Umfangsrichtung in dem zylindrischen Abschnitt 23c getrennt ausgebildet.
Außerdem sind Wellenabschnittslöcher 23j (Wellenlöcher) in dem Düsenring 23 ausgebildet. Die Wellenabschnittslöcher 23j verlaufen durch den Hauptkörper 23b und den zylindrischen Abschnitt 23c in der axialen Richtung. Eine Vielzahl von (elf in dem Beispiel der 2) Wellenabschnittslöchern 23j ist entfernt in der Umfangsrichtung des Hauptkörpers 23b ausgebildet.
Eine Vielzahl von (elf in dem Beispiel der 2) Düsenschaufeln 24 ist getrennt in der Umfangsrichtung (Drehrichtung des Turbinenlaufrads 9) des Hauptkörpers 23b ähnlich den Wellenabschnittslöchern 23j vorgesehen. Die Düsenschaufeln 24 sind in dem Freiraum (nämlich dem Strömungsdurchlass „x“) zwischen der Platte 21 und dem Düsenring 23 angeordnet. Anders gesagt, die Platte 21 ist dem Düsenring 23 auf einer Seite von Düsenschaufeln 24 zugewandt.
Ein Wellenabschnitt 24a ist an der Düsenschaufel 24 ausgebildet. Der Wellenabschnitt 24a steht zu einer Seite des Düsenrings 23 vor. Der Wellenabschnitt 24a ist in das Wellenabschnittsloch 23j eingesetzt, um axial gehalten zu sein (in einem freitragenden Zustand). Vorstehend erfolgte die Beschreibung des Falls, in dem die Wellenabschnitte 24a durch den Düsenring 23 axial gehalten werden. Jedoch können sich die Wellenabschnitte 24a auch zu der Seite der Platte 21 erstrecken, und Löcher, die eingerichtet sind, die Wellenabschnitte 24a axial zu halten, können in der Platte 21 ausgebildet sein. Anders gesagt, der Wellenabschnitt 24a kann sowohl in das Wellenabschnittsloch 23j des Düsenrings 23 als auch das in der Platte 21 ausgebildete Loch eingesetzt sein, und kann durch beide Löcher (in einen Doppel-Wellen-Haltezustand) axial gehalten sein.
Der Antriebsring 25 umfasst einen Hauptkörperabschnitt 25b, der eine ringförmige Gestalt hat. Ein Antriebswellenloch 25a ist in dem Hauptkörperabschnitt 25b ausgebildet. Das Antriebswellenloch 25a verläuft durch den Hauptkörperabschnitt 25b in der axialen Richtung. Ein Innendurchmesser des Antriebswellenlochs 25a ist etwas größer als ein Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 23c des Düsenrings 23. Der zylindrische Abschnitt 23c ist in das Antriebswellenloch 25a des Antriebsrings 25eingesetzt. Auf eine solche Weise ist der Antriebsring 25 durch die Außenumfangsfläche 23d des zylindrischen Abschnitts 23c gehalten, um drehbar zu sein.
Ein Führungsstift 26 umfasst einen Kopfabschnitt 26a und einen Abschnitt 26b mit kleinem Durchmesser, der einen Außendurchmesser hat, der kleiner ist als derjenige des Kopfabschnitts 26a. Der Abschnitt 26b mit kleinem Durchmesser ist beispielsweise in das Führungsloch 23i eingesetzt und ist gehalten.
3 ist eine erläuternde Ansicht zum Zeigen einer Struktur zum Verhindern eines Lösens des Antriebsrings 25 durch ein Verwenden der Führungsstifte 26. In 3 sind der Düsenring 23, der Antriebsring 25 und die Führungsstifte 26 des Düsenantriebsmechanismus 20 ausgewählt und gezeigt.
Wie in 3 gezeigt ist, ist der zylindrische Abschnitt 23c des Düsenrings 23 in das Antriebswellenloch 25a des Antriebsrings 25 eingesetzt. Die Führungslöcher 23i (siehe 2) sind an einer radial inneren Seite des Antriebsrings 25 angeordnet. Die Abschnitte 26b mit kleinem Durchmesser (siehe 2) der Führungsstifte 26 sind in die Führungslöcher 23i eingepresst. Die Kopfabschnitte 26a der Führungsstifte 26 erstrecken sich etwas zu der radial äußeren Seite bezüglich den Antriebswellenlöchern 25a des Antriebsrings 25. Eine Axialbewegung des Antriebsrings 25 ist mit einem Teil des Kopfabschnitts 26a begrenzt, der dem Antriebsring 25 in der axialen Richtung zugewandt ist (in Anlage gegen diesen gehalten ist).
Außerdem sind innere Umfangsnuten 25c in einer inneren Umfangsfläche des Antriebswellenlochs 25a ausgebildet. Die inneren Umfangsnuten 25c sind zu der radial äußeren Seite vertieft. Die inneren Umfangsnuten 25c sind so viele wie die Führungsstifte in der Umfangsrichtung getrennt angeordnet. Der Düsenring 23 und der Antriebsring 25 werden relativ zueinander so gedreht, dass eine Drehphase einer der Innenumfangsnuten 25c mit dem Kopfabschnitt 26a des Führungsstifts 26 übereinstimmt. Dabei stimmen die anderen inneren Umfangsnuten 25c jeweils mit den anderen Führungsstiften 26 in ihrer Drehphase überein. Die inneren Umfangsnuten 25c sind mehr zu der radialen Außenseite vertieft als die Kopfabschnitte 26a. Der Antriebsring 25 kann an dem Düsenring 23 montiert und von diesem in einem Zustand entfernt werden, in dem die Drehphasen der Führungsstifte 26 und der Innenumfangsnuten 25c miteinander übereinstimmen.
Beispielsweise sind die Führungsstifte 26 in die Führungslöcher 23i eingepresst, bevor der Antriebsring 25 mit dem Düsenring 23 zusammengebaut wird. Außerdem werden die Innenumfangsnuten 25 des Antriebsrings 25 dazu gebracht, den Kopfabschnitten 26a der Führungsstifte 26 zugewandt zu sein. Auf diese Weise kann der Antriebsring 25 mit dem Düsenring 23 zusammengebaut werden. Daher können die Führungsstifte 26 in die Führungslöcher 23i eingepresst werden, bevor die Stifte 22 und dergleichen mit dem Düsenring 23 zusammengebaut werden. Es gibt keine Bedenken hinsichtlich einer Verformung der Stifte 22 und dergleichen. Daher ist eine Steuerung der Einpresslast nicht erforderlich. Insbesondere vergrößert sich die Einfachheit des Betriebs verglichen mit einem Fall, in dem die Einpresslast auf eine solche Weise gehandhabt wird, dass die Führungsstifte 26 eingepresst werden, bis die Führungsstifte 26 gegen Bodenflächen der Führungslöcher 23i oder dergleichen zur Anlage kommen.
Außerdem sind erste Vorsprungsabschnitte 25e (Vorsprungsabschnitte) und zweite Vorsprungsabschnitte 25f auf einer Stirnfläche 25d des Hauptkörperabschnitts 25b des Antriebsrings 25 auf einer Seite ausgebildet, die dem Düsenring 23 entgegengesetzt ist.
Jeder der ersten Vorsprungsabschnitte 25e und der zweiten Vorsprungsabschnitte 25f hat beispielsweise eine rechteckige Parallelepipedgestalt. Jedoch ist die Gestalt des ersten Vorsprungsabschnitts 25e und des zweiten Vorsprungsabschnitts 25f nicht auf das rechteckige Parallelepiped beschränkt, und kann durch verschiedene Gestalten, wie etwa eine zylindrische Gestalt ersetzt werden. Die ersten Vorsprungsabschnitte 25e und die zweiten Vorsprungsabschnitte 25f erstrecken sich zu einem äußeren Umfangsende (äußerer Umfangsrand) der Stirnfläche 25d. Jedoch können die ersten Vorsprungsabschnitte 25e und die zweiten Vorsprungsabschnitte 25f von dem Außenumfangsende der Stirnfläche 25d entfernt in Richtung einer radial inneren Seite sein.
Eine Vielzahl von (zweiundzwanzig in dem Beispiel der 2, was so viel ist wie die doppelte Anzahl der Düsenschaufeln 24) ersten Vorsprungsabschnitten 25 ist in einer Umfangsrichtung des Hauptkörperabschnitts 25b getrennt angeordnet. Der erste Vorsprungsabschnitt 25e ist näher zu einem der ersten Vorsprungsabschnitte 25e der in der Umfangsrichtung benachbart ist, als einem anderen ersten Vorsprungsabschnitt 25e.
Jede von gegenüberliegenden Flächen der ersten Vorsprungsabschnitte 25e, die einander benachbart sind, hat beispielsweise eine ebene Flächengestalt. Jedoch ist die Gestalt von jeder der gegenüberliegenden Flächen der ersten Vorsprungsabschnitte 25e, die zueinander benachbart sind, nicht auf die ebene Flächengestalt beschränkt, und kann durch verschiedene Gestalten, wie etwa eine gekrümmte Flächengestalt ersetzt werden.
Zwei von zweiten Vorsprungsabschnitten 25f sind in der Umfangsrichtung des Hauptkörperabschnitts 25b entfernt angeordnet. Die ersten Vorsprungsabschnitte 25e und die zweiten Vorsprungsabschnitte 25f erstrecken sich von der Außenumfangsfläche 25g des Hauptkörperabschnitts 25b zu der radial inneren Seite. Die zweiten Vorsprungsabschnitte 25f erstrecken sich mehr zu der radial inneren Seite als die ersten Vorsprungsabschnitte 25e.
Zurück zu 2, ist der Wellenabschnitt 24a hinsichtlich einer axialen Länge größer als das Wellenabschnittsloch 23j. Die Wellenabschnitte 24a sind in die Wellenabschnittslöcher 23j eingesetzt. Ein distaler Endabschnitt 24b des Wellenabschnitts 24a steht aus dem Wellenabschnittsloch 23j zu einer Seite vor, die den Düsenschaufeln 24 entgegengesetzt ist. Außerdem sind die distalen Endabschnitte 24b der Wellenabschnitte 24a, die aus den Wellenabschnittslöchern 23j jedes Düsenrings 23 vorstehen, in die Antriebswellenlöcher 25a des Antriebsrings 25 eingesetzt. Die distalen Endabschnitte 24b sind dann in die Verbindungsplatten 27 eingesetzt.
Die Verbindungsplatten 27 sind zu so vielen vorgesehen, wie die Düsenschaufeln 24. Die Verbindungsplatte 27 umfasst einen Montageabschnitt 27b. Ein Plattenloch 27a ist in dem Montageabschnitt 27b ausgebildet. Der distale Endabschnitt 24b des Wellenabschnitts 24a ist in das Plattenloch 27a eingesetzt. Die Wellenabschnitte 24a sind in die Plattenlöcher 27 eingesetzt, und sind an den Montageabschnitten 27b montiert. Die Verbindungsplatten 27 drehen zusammen mit den Wellenabschnitten 24a.
Ein Erstreckungsabschnitt 27c ist durchgehend mit dem Montageabschnitt 27b ausgebildet. Die Erstreckungsabschnitte 27c erstrecken sich zu der radial äußeren Seite des Düsenrings 23. Die Montageabschnitte 27b und die Erstreckungsabschnitte 27c sind auf einer Seite angeordnet, die den Düsenschaufeln 24 hinsichtlich des Antriebsrings 25 entgegengesetzt ist. Außerdem ist ein distaler Endabschnitt 27d des Erstreckungsabschnitts 27c auf einer Seite, die dem Montageabschnitt 27b entgegengesetzt ist, zwischen zwei der ersten Vorsprungsabschnitte 25e des Antriebsrings 25 angeordnet, die benachbart zueinander sind. Anders gesagt, der distale Endabschnitt 27d des Montageabschnitts 27b ist den ersten Vorsprungsabschnitten 25e in der Umfangsrichtung des Hauptkörperabschnitts 25b zugewandt.
Der distale Endabschnitt 27d des Montageabschnitts 27b ist zwischen den ersten Vorsprungsabschnitten 25e angeordnet, die einander nahe sind. In diesem Zustand sind Seitenflächen 27e des distalen Endabschnitts 27d, die den ersten Vorsprungsabschnitten 25e zugewandt sind, beispielsweise parallel zu Seitenflächen 25e₁ der ersten Vorsprungsabschnitte 25e, die dem distalen Endabschnitt 27d zugewandt sind. Jedoch kann die Seitenfläche 27e des distalen Endabschnitts 27d hinsichtlich der Seitenfläche 25e₁ des ersten Vorsprungsabschnitts 20e geneigt sein.
Ein Abstand zwischen zwei der ersten Vorsprungsabschnitte 25e ist etwas größer als eine Breite des distalen Endabschnitts 27d. Anders gesagt, ein Freiraum ist zwischen dem distalen Endabschnitt 27b und jedem der ersten Vorsprungsabschnitte 25e in einem Zustand ausgebildet, in dem der distale Endabschnitt 27d zwischen zweien der ersten Vorsprungsabschnitte 25e angeordnet ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht zum Zeigen eines Zustands, nachdem der Düsenantriebsmechanismus 20 zusammengebaut ist. Wie vorstehend beschrieben wurde, sind die Stifte 22 in die Stiftplattenlöcher 21b (siehe 2) und die Stiftringlöcher 23f eingesetzt. Beide Enden der Stifte 22 sind verstemmt und die Platte 21 und der Düsenring 23 sind folglich miteinander zusammengebaut. Außerdem ist der Antriebsring 25 mit dem zylindrischen Abschnitt 23c des Düsenrings 23 zusammengebaut, um drehbar zu sein. Wie nachstehend beschrieben wird, sind das Antriebswellenloch 25a (Innenumfangsfläche) des Antriebsrings 25 und der zylindrische Abschnitt 23c (Außenumfangsfläche) des Düsenrings 23 einander radial zugewandt. Der Antriebsring 25 wird durch den Düsenring 23 gehalten, um drehbar zu sein. Außerdem ist eine axiale Bewegung des Antriebsrings 25 durch die Führungsstifte 26 beschränkt. Anders gesagt, die Führungsstifte 26 können dazu dienen, ein axiales Lösen des Antriebsrings 25 zu verhindern. Die Düsenschaufeln 24 sind in dem Freiraum (nämlich dem Strömungsdurchlass „x“) zwischen der Platte 21 und dem Düsenring 23 angeordnet. Die Wellenabschnitte 24a sind durch die Wellenabschnittslöcher 23j des Düsenrings 23 axial gehalten. Die Verbindungsplatte 27 ist mit dem distalen Endabschnitt 24b des Wellenabschnitts 24a montiert.
Eine Antriebsverbindungsplatte (nicht gezeigt) ist in die zweiten Vorsprungsplatten 25f des Antriebsrings 25 eingesetzt. Die Antriebsverbindungsplatte ist ein plattenförmiges Element, das im Wesentlichen dieselbe äußere Gestalt wie diejenige der Verbindungsplatte 27 hat. Die Antriebsverbindungsplatte ist zwischen zwei zweiten Vorsprungsplatten 25f angeordnet. Eine Kraft eines Aktors (nicht gezeigt) wird auf den Antriebsring 25 durch die Antriebsverbindungsplatte übertragen. Infolgedessen dreht (gleitet) der Antriebsring 25, während er durch den zylindrischen Abschnitt 23c des Düsenrings 23 gehalten wird. Der Erstreckungsabschnitt 27c (distaler Endabschnitt 27d) von jeder der Verbindungsplatten 27 ist zwischen den ersten Vorsprungsabschnitten 25e und dem Antriebsring 25 angeordnet. Wenn der Antriebsring 25 dreht, werden die distalen Endabschnitte 27b gegen die ersten Vorsprungsabschnitte 25e des Antriebsrings 25 in der Drehrichtung gedrückt. Die Verbindungsplatten 27 drehen (schwenken) um eine axiale Mitte der Wellenabschnitte 24a. Infolgedessen drehen die Wellenabschnitte 24a, die an den Verbindungsplatten 27 montiert sind. Die Vielzahl von Düsenschaufeln 24 dreht einstückig zusammen mit den Wellenabschnitten 24a. Die Strömungsdurchlassbreite des Strömungsdurchlasses „x“ ändert sich somit.
Beispielsweise sind Nuten in der inneren Umfangsfläche des Antriebsrings 25 ausgebildet. Ein Vorsprungsabschnitt, der in die Nut eingesetzt ist, ist an jeder Verbindungsplatte 27 ausgebildet. In diesem Fall ist es erforderlich, dass der Außendurchmesser des Antriebsrings 25 zu einer radial äußeren Seite der Nuten erhöht wird, um die Nuten in der Innenumfangsfläche des Antriebsring 25 auszubilden.
Bei dem Düsenantriebsmechanismus 20 sind die ersten Vorsprungsabschnitte 25e an der Stirnfläche 25d des Antriebsrings 25 ausgebildet. Die Verbindungsplatte 27 ist zwischen den ersten Vorsprungsabschnitten 25e ausgebildet, die zueinander benachbart sind. Daher kann der Durchmesser des Antriebsrings 25 verglichen mit dem Fall reduziert werden, in dem die Nuten in der Innenumfangsfläche des Antriebsrings 25 ausgebildet sind. Dementsprechend können die Größe des Düsenantriebsmechanismus 20 und die Größe des Turboladers C mit variabler Leistung, an dem der Düsenantriebsmechanismus 20 montiert ist, reduziert werden.
Außerdem ist die Innenumfangsfläche des Antriebsrings 25 gehalten, um durch den zylindrischen Abschnitt 23c des Düsenrings 23 über die Umfangsrichtung drehbar zu sein. Beispielsweise kann eine Vielzahl von Führungselementen (sogenannten Rollenführungen), von denen jedes eine zylindrische Gestalt hat, in der Umfangsrichtung getrennt angeordnet sein, um der Innenumfangsfläche des Antriebsrings 25 radial zugewandt zu sein. Verglichen mit der teilweisen Haltestruktur, wie etwa der Führungsrolle, erhöht sich eine Stabilität der Drehbewegung des Antriebsrings 25.
5(a) ist eine Auszugsansicht zum Zeigen eines Strichlinienabschnitts der 1. 5(b) ist eine Auszugsansicht zum Zeigen eines Strichpunktlinienabschnitts der 1.
Wie in 5(a) gezeigt ist, ist mindestens ein Teil des Hauptkörpers 23b des Düsenrings 23 in dem Turbinengehäuse 4 angeordnet. Ein vorstehender Wandabschnitt 4a ist in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildet. Der vorstehende Wandabschnitt 4a steht zu einer radial inneren Seite der Welle 5 vor. Ein Freiraum Sa ist zwischen dem vorstehenden Wandabschnitt 4a und einer Außenumfangsfläche 23d des Hauptkörpers 23b auf der linken Seite (Seite der Düsenschaufeln 24) in 5(a) hinsichtlich des Vorsprungsabschnitts 23e ausgebildet.
Außerdem ist der Vorsprungsabschnitt 23e in einer Anlage gegen den vorstehenden Wandabschnitt 4a von einer Seite einer Verbindungsplatte 27 (Seite des Lagergehäuses 2) gehalten. Ein Freiraum Sb ist zwischen dem Wandabschnitt 4b des Turbinengehäuses 4, der auf der radial äußeren Seite des Vorsprungsabschnitts 23e angeordnet ist, und der Außenumfangsfläche des Vorsprungsabschnitts 23e ausgebildet.
Bei dieser Konfiguration ist eine Anlagefläche 23 (Anlageabschnitt) eine Stirnfläche des Vorsprungsabschnitts 23e auf einer Seite des vorstehenden Wandabschnitts 4a. Die Anlagefläche 23 wird in Anlage gegen den vorstehenden Wandabschnitt 4a gehalten. Eine Anlagefläche 4c (Anlagezielabschnitt) ist eine Stirnfläche des vorstehenden Wandabschnitts 4a auf einer Seite des vorstehenden Abschnitts 23e. Die Anlagefläche 4c wird in Anlage gegen den Vorsprungsabschnitt 23e gehalten.
Außerdem ist ein Wellenlochvorsprung 23k auf einer linken Seite der 5(a) (Seite der Düsenschaufel 24, die eine Seite ist, die den Verbindungsplatten 27 entgegengesetzt ist) der Innenumfangsfläche des Ringwellenlochs 23a des Düsenrings 23 ausgebildet. Der Wellenlochvorsprung 23k steht zu der radial inneren Seite vor. Die Schaufeln 9a des Turbinenlaufrads 9 sind vorgesehen, um auf dem Laufradhauptkörper 9b zu stehen. Der Wellenlochvorsprung 23k ist auf der radial äußeren Seite hinsichtlich des Laufradhauptkörpers 9b angeordnet. Ein Freiraum Sc ist zwischen dem Wellenlochvorsprung 23k und dem Laufradhauptkörper 9b vorgesehen.
Ein ringförmiger Vorsprung 2c ist an einem Wandabschnitt 2b des Lagergehäuses 2 angeordnet, der auf einer Seite einer Rückfläche 9c des Laufradhauptkörpers 9b angeordnet ist. Der ringförmige Vorsprung 2c steht auf der Seite der Rückfläche 19 vor. Ein Gehäuseloch 2d ist in dem ringförmigen Vorsprung 2c offen. Die Welle 8 ist in das Gehäuseloch 2d eingesetzt.
Eine Tellerfeder 28 (elastisches Element) ist ein ringförmiges Element. Ein Einsetzloch 28a ist in der Tellerfeder 28 ausgebildet. Der ringförmige Vorsprung 2c (Welle 8) ist in das Einsetzloch 28a eingesetzt. Die Tellerfeder 28 ist zwischen der Rückfläche 19 des Turbinenlaufrads 9 und dem Wandabschnitt 2b des Lagergehäuses 2 angeordnet.
Ein äußerer Kontaktabschnitt 28b der Tellerfeder 28 auf einer radial äußeren Seite ist mit dem Wellenlochvorsprung 23k des Düsenrings 23 von der Seite der Verbindungsplatte 27 aus in Verbindung gebracht. Außerdem ist ein innerer Kontaktabschnitt 28c ein Abschnitt der Tellerfeder 28 auf einer radial inneren Seite bezüglich des äußeren Kontaktabschnitts 28b. Der innere Kontaktabschnitt 28c ist mit dem Wandabschnitt 2b des Lagergehäuses 2 von der Seite des Turbinenlaufrads 9 aus in Kontakt gebracht.
Außerdem ist die Tellerfeder 28 durch das Lagergehäuse 2 mittels des inneren Kontaktabschnitts 28c gehalten. Die Tellerfeder 28 ist eingerichtet, eine elastische Kraft auf den Düsenring 23 von dem äußeren Kontaktabschnitt 28b aus auszuüben. Die Tellerfeder 28 ist eingerichtet, den Düsenring 23 zu der linken Seite in 5(a) zu drücken (einer Richtung von den Verbindungsplatten 27 zu den Düsenschaufeln 24).
Außerdem wird der äußere Kontaktabschnitt 28b gegen den Wellenlochvorsprung 23k gedrückt. Der innere Kontaktabschnitt 28c wird gegen den Wandabschnitt 2b gedrückt. In einer solchen Weise dichtet die Tellerfeder 28 beide Kontaktabschnitte ab. Die Tellerfeder 28 stellt auch eine Wärmeabschirmungsfunktion aus einem Unterdrücken einer Übertragung von Wärme des Abgases zu der Seite der Radialdichtung 7 bereit.
In einer solchen Weise wird der Vorsprungsabschnitt 23e gegen den vorstehenden Wandabschnitt 4a des Turbinengehäuses 4 durch die Tellerfeder 28 gedrückt. Infolgedessen wird der Düsenring 23 in dem Lagergehäuse 2 und dem Turbinengehäuse 4 angeordnet (gehalten).
Beispielsweise, wenn ein Element des Düsenantriebsmechanismus 20 zwischen dem Lagergehäuse 2 und dem Turbinengehäuse 4 angeordnet werden muss, muss der dazwischen angeordnete Abschnitt zu der radial äußeren Seite der Welle 8 vorstehen.
In dieser Ausführungsform wird die radial innere Seite des Düsenrings 23 durch die Tellerfeder 28 gedrückt. Die radial äußere Seite des Düsenrings 23 wird gegen den vorstehenden Wandabschnitt 4a des Turbinengehäuses 4 gedrückt und durch diesen gehalten. Der Düsenring 23 muss lediglich dem vorstehenden Wandabschnitt 4a in der Axialrichtung zugewandt sein. Daher kann die Größe des Düsenantriebsmechanismus 20 und die Größe des Turboladers C mit variabler Leistung, an dem der Düsenantriebsmechanismus 20 montiert ist, verglichen mit dem Fall des Anordnens zwischen dem Lagergehäuse 2 und dem Turbinengehäuse 4 reduziert werden.
Außerdem wird der Druck auf einer Seite eines Strömungsdurchlasses „x“ hoch, wenn er mit dem Abgas verbunden ist. Eine axiale Kraft wirkt auf die Düsenschaufeln 24 durch eine Druckdifferenz auf der Seite der Verbindungsplatte 27. Daher, wenn eine Differenz zwischen einem Druck, der auf die Düsenschaufeln 24 von der linken Seite in 5(a) und einem Druck groß ist, der auf die Wellenabschnitte 24a von der rechten Seite wirkt, werden die Düsenschaufeln 24 zu der rechten Seite (Seite der Verbindungsplatte 27) gedrückt. Die Position der Düsenschaufeln 24 wird somit zu der Seite der Verbindungsplatte 27 (der Seite, die der Platte 21 entgegengesetzt ist) verlagert. Wenn ein Freiraum zwischen der Platte 21, die auf einer radial äußeren Seite einer Schaufelseite (linke Seite der 5(a)) des Turbinenlaufrads 9 angeordnet ist, und den Düsenschaufeln 24 infolgedessen größer wird, kann eine Turbinenleistung verschlechtert werden. Die Schaufelseite des Turbinenlaufrads 9 ist eine Seite des Turbinenlaufrads 9, auf der die Schaufeln angeordnet sind, um in einer Umfangsrichtung entfernt zu sein. Die Schaufelseite des Turbinenlaufrads 9 ist eine Seite, die der Rückfläche 9c des Hauptkörperabschnitts des Turbinenlaufrads 9 entgegengesetzt ist, die als eine Schraffur der 5(a) angezeigt ist.
Wie in 5(a) gezeigt ist, sind die Freiräume Sa und Sb voneinander an einem Ort getrennt, an dem der Vorsprungsabschnitt 23e (Anlagefläche 23m) des Düsenrings 23 und der vorstehende Wandabschnitt 4a (Anlagefläche 4c) des Turbinengehäuses 4 gegeneinander in Anlage sind. Anders gesagt, die Räume sind tatsächlich miteinander nicht in Verbindung. Auch wenn die vorstehend genannte Druckdifferenz vorhanden ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass das Abgas dort hindurchströmt. Daher, wie in 5(b) gezeigt ist, sind die Senknuten 23g (Durchbruchsabschnitte) in dem Düsenring 23 ausgebildet.
6 ist eine erläuternde Ansicht zum Darstellen der Senknuten 23g. In 6 sind die Platte 21, die Stifte 22 und der Düsenring 23 des Düsenantriebsmechanismus 20 ausgewählt und gezeigt. Wie in 6 gezeigt ist, sind die Senknuten 23g jedes Düsenrings 23 auf der Seite des zylindrischen Abschnitts 23c des Hauptkörpers 23b ausgebildet.
Die Senknuten 23g sind in der Anlagefläche 23m des Vorsprungsabschnitts 23 die ausgebildet. Die Senknuten 23g durchbrechen die Anlagefläche 23m des Vorsprungsabschnitts 23e. Die Senknuten 23g sind in den Stiftringlöchern 23f des Düsenrings 23 auf der Seite der Verbindungsplatte 27 angeordnet (der Seite, die der Platte 21 entgegengesetzt ist, die auf der Seite des Lagergehäuses 2 ist). Die Senknut 23g erstreckt sich zu der radial inneren Seite des Düsenrings 23 bezüglich des Stiftringlochs 23f.
Das Stiftringloch 23f ist in der Senknut 23g offen. Die Stifte 22 werden in die Stiftringlöcher 23f eingesetzt. Außerdem sind Teile des Vorsprungsabschnitts 23e (Anlagefläche 23m) durch die Senknuten 23g durchbrochen.
In 5(b) ist ein Schnitt auf einer Ebene gezeigt, die durch die Senknut 23g verläuft. Anders gesagt, in 5(b) sind schraffierte Abschnitte an gleichen Positionen (Höhe) in einer Tiefenrichtung des Zeichenblatts. In 5(b) ist ein Ort, an dem die Senknut 23g ausgebildet ist, nicht schraffiert. Aus dieser Tatsache wird deutlich, dass beide Freiräume Sa und Sb miteinander durch die Senknut 23g in Verbindung sind. Daher strömt das Abgas aus dem Strömungsdurchlass „x“ zu der Seite der Verbindungsplatte 27 ein. Infolgedessen verringert sich die Druckdifferenz zwischen der Seite des Strömungsdurchlasses „x“ und der Seite der Verbindungsplatte 27. Die Druckkraft der Düsenschaufeln 24 zu der Seite der Verbindungsplatte 27 kann somit unterdrückt werden.
Außerdem ist eine Dicke eines Abschnitts des Hauptkörpers 23b des Düsenrings 23, durch den die Stiftringlöcher 23f verlaufen, näherungsweise gleich einer Dicke der Platte 21. Anders gesagt, Längen (axiale Längen) der Stiftringlöcher 23f und der Platte 21 sind in der Einsetzrichtung der Stifte 22 einander gleich. In einer solchen Weise werden axiale Längen beider Endabschnitte 22a und 22b des Stifts 22, die einen kleineren Durchmesser haben als derjenige des Abschnitts 22c mit großem Durchmesser, durch Einstellen der Tiefe der Senknuten 23g aneinander angeglichen. Daher, wenn Richtungen beider Endabschnitte 22a und 22b des Stifts 22 umgedreht werden, kann der Stift 22 in die Platte 21 und den Düsenring 22 eingesetzt werden. Dementsprechend erhöht sich eine Arbeitseffizienz.
7 ist eine erläuternde Ansicht zum Zeigen eines Abwandlungsbeispiels. In 7 ist ein Abschnitt des Abwandlungsbeispiels gezeigt, der dem Strichpunktlinienabschnitt der 1 entspricht. Bei der Ausführungsform erfolgt eine Beschreibung des Falls, in dem die Senknuten 23g in dem Düsenring 23 ausgebildet sind. In dem Abwandlungsbeispiel sind Durchbruchsabschnitte 104d in dem Turbinengehäuses 4 ausgebildet.
Die Durchbruchsabschnitte 104d sind in der Anlagefläche 4c des vorstehenden Wandabschnitts 4a ausgebildet. Die Durchbruchsabschnitte 104d durchbrechen die Anlagefläche 4c des vorstehenden Wandabschnitts 4a. Eine Vielzahl von (beispielsweise drei) Durchbruchsabschnitten 104d ist in einer Umfangsrichtung des vorstehenden Wandabschnitts 4a (Düsenring 23) wie die Senknuten 23g entfernt ausgebildet.
In 7 ist ein Schnitt auf einer Ebene gezeigt, die durch den Durchbruchsabschnitt 104d verläuft. Anders gesagt, in 7 sind schraffierte Abschnitte an gleichen Positionen (Höhe) in der Tiefenrichtung des Zeichenblatts. In 7 ist ein Ort, an dem der Durchbruchsabschnitt 104d ausgebildet ist, nicht schraffiert. Aus dieser Tatsache wird ersichtlich, dass beide Freiräume Sa und Sb miteinander durch die Durchbruchsabschnitte 104d in Verbindung sind. Daher kann die Druckkraft der Düsenschaufeln 24 zu der Seite der Verbindungsplatte 27 auf diese Weise, wie in der Ausführungsform, unterdrückt werden.
Die Ausführungsform wurde vorstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, jedoch erübrigt es sich zu sagen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Es ist ersichtlich, dass Fachleute zu verschiedenen Veränderungen und Abwandlungen innerhalb des Umfangs der Ansprüche gelangen können, und dass diese Beispiele als selbstverständlich in dem technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung fallend ausgelegt werden.
In der Ausführungsform und dem Abwandlungsbeispiel erfolgt die Beschreibung der Fälle, in denen die Tellerfeder 28 als das elastische Element vorgesehen ist. Jedoch ist die Tellerfeder 28 keine Komponente, die auf wesentliche Weise erforderlich ist. Außerdem ist das elastische Element nicht auf die Tellerfeder 28 beschränkt, solange wie das elastische Element den Düsenring 23 gegen das Turbinengehäuse 4 und das Lagergehäuse 2 drücken kann.
Außerdem erfolgt in der Ausführungsform und dem Abwandlungsbeispiel eine Beschreibung der Fälle, in denen der Vorsprungsabschnitt 23e an dem Düsenring 23 ausgebildet ist. Jedoch kann ein anderes Element, das von dem Düsenring 23 unabhängig bereitgestellt wird, die Funktion des Vorsprungsabschnitts 23e haben.
Außerdem erfolgt in der Ausführungsform die Beschreibung des Falls, in dem die Senknuten 23g in den Verbindungsplatten 27 ausgebildet sind. In dem Abwandlungsbeispiel erfolgt die Beschreibung des Falls, in dem die Durchbruchsabschnitte 104d in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildet sind. Es ist lediglich erforderlich, dass entweder die Senknuten 23g oder die Durchbruchsabschnitte 104d ausgebildet sind. Außerdem können sowohl die Senknuten 23g als auch die Durchbruchsabschnitte 104d ausgebildet sein.
Außerdem erfolgt in der Ausführungsform die Beschreibung des Falls, in dem die Senknuten 23g in den Stiftringlöchern 23f des Düsenrings 23 auf der Seite der Verbindungsplatte 27 angeordnet sind. Es erfolgt auch die Beschreibung des Falls, in dem die Stiftringlöcher 23f in den Senknuten 23g offen sind. Jedoch können die Positionen der Senknuten 23g von den Stiftringlöchern 23f in der Umfangsrichtung des Düsenrings 23 getrennt sein. Außerdem erfolgt bei dem Abwandlungsbeispiel, wie in 7 gezeigt ist, eine Beschreibung des Falls, in dem das Stiftringloch 23f in dem Abschnitt auf der Ebene angeordnet ist, die durch den Durchbruchsabschnitt 104d verläuft. Jedoch ist es nicht immer erforderlich, dass das Stiftringloch 23f in dem Abschnitt auf der Ebene angeordnet ist, die durch den Durchbruchsabschnitt 104d verläuft. Die Positionen der Durchbruchsabschnitte 104d können von den Stiftringlöchern 23f in der Umfangsrichtung des Düsenrings 23 getrennt sein.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung kann bei einem Turbolader mit variabler Leistung verwendet werden, der Verbindungsplatten umfasst, an denen Düsenschaufeln montiert sind.
Bezugszeichenliste

C: Turbolader mit variabler Leistung,
x: Strömungsdurchlass,
2: Lagerge-häuse (Gehäuse),
4: Turbinengehäuse (Gehäuse),
14: Spalt,
21: Platte (gegen-überliegendes Element),
21b: Stiftplattenloch (zweiter Einsetzabschnitt),
22: Stift,
23: Düsenring,
23c: zylindrischer Abschnitt,
23e: Vorsprungsabschnitt,
23f: Stiftringloch (erster Einsetzabschnitt),
23g: Senknut (Durchbruchsabschnitte),
23j: Wellenabschnittsloch (Wellenloch),
23m: Anlagefläche (Anlageabschnitt),
24: Düsenschaufel,
24a: Wellenabschnitt,
25: Antriebsring,
25b: Hauptkörperab-schnitt,
25e: erster Vorsprungsabschnitt (Vorsprungsabschnitt),
27: Verbin-dungsplatte,
27b: Montageabschnitt,
27c: Erstreckungsabschnitt,
28: Tellerfeder (elastisches Element),
104d: Durchbruchsabschnitt

Claims

Turbolader (C) mit variabler Leistung, mit: einer Vielzahl von Düsenschaufeln (24), von denen jede einen Wellenabschnitt (24a) umfasst; einem Düsenring (23), der einen zylindrischen Abschnitt (23c) umfasst, der Wellenlöcher (23j) hat, die eingerichtet sind, die Wellenabschnitte (24a) axial zu halten; Verbindungsplatten (27), wobei jede Folgendes umfasst: einen Montageabschnitt (27b), an dem ein Abschnitt des Wellenabschnitts (24a) montiert ist, der aus dem Wellenloch (23j) auf einer Seite vorsteht, die der Düsenschaufel (24) entgegengesetzt ist; und einen Erstreckungsabschnitt (27c), der sich von dem Montageabschnitt (27b) zu einer radial äußeren Seite des Düsenrings (23) erstreckt; einem Antriebsring (25), der Folgendes umfasst: einen ringförmigen Hauptkörperabschnitt (25b), der gehalten ist, um durch den zylindrischen Abschnitt (23c) des Düsenrings (23) drehbar zu sein; und Vorsprungsabschnitte (25e), die auf dem Hauptkörperabschnitt (25b) ausgebildet sind und den Erstreckungsabschnitten (27c) der Verbindungsplatten (27) in einer Umfangsrichtung des Hauptkörperabschnitts (25b) zugewandt sind; einem gegenüberliegenden Element (21), das dem Düsenring (23) auf der Seite der Düsenschaufeln (24) zugewandt ist und einen Strömungsdurchlass (x) in einem Freiraum (14) zu dem Düsenring (23) ausbildet; Stiften (22), die in erste Einsetzabschnitte (23f), die in dem Düsenring (23) ausgebildet sind, und zweite Einsetzabschnitte (21b) eingesetzt sind, die in dem gegenüberliegenden Element (21) ausgebildet sind, und an denen der Düsenring (23) und das gegenüberliegende Element (21) montiert sind, während der Freiraum (14) aufrechterhalten wird; einem Vorsprungsabschnitt (23e), der auf dem Düsenring (23) ausgebildet ist, zu der radial äußeren Seite bezüglich des zylindrischen Abschnitts (23c) vorsteht, sich in der Umfangsrichtung erstreckt und in Anlage gegen ein Gehäuse (4) von einer Seite der Verbindungsplatten (27) aus gehalten wird; und Senknuten (23g), die den Vorsprungsabschnitt (23e) durchbrechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Senknuten (23g) in den ersten Einsetzabschnitten (23f) des Düsenrings (23) auf der Seite der Verbindungsplatten (27) ausgebildet sind, der Vorsprungsabschnitt (23e) des Düsenrings (23) Räume zwischen dem Düsenring (23) und dem Gehäuse (4) in Freiräume (Sa, Sb) trennt, und die Freiräume (Sa, Sb) durch die Senknuten (23g) miteinander in Verbindung sind.
Turbolader (C) mit variabler Leistung nach Anspruch 1, ferner mit einem elastischen Element (28), das gegen den Düsenring (23) auf der Seite der Verbindungsplatten (27) in Anlage gehalten wird und eingerichtet ist, den Düsenring (23) gegen das Gehäuse (4) von der Seite der Verbindungsplatten (27) aus zu drücken.
Turbolader (C) mit variabler Leistung nach Anspruch 1, wobei der erste Einsetzabschnitt (23f) und der zweite Einsetzabschnitt (21b) in der Einsetzrichtung des Stifts (22) dieselbe Länge haben.
Turbolader (C) mit variabler Leistung nach Anspruch 2, wobei der erste Einsetzabschnitt (23f) und der zweite Einsetzabschnitt (21b) in der Einsetzrichtung des Stifts (22) dieselbe Länge haben.
Turbolader (C) mit variabler Leistung, mit: einer Vielzahl von Düsenschaufeln (24), von denen jede einen Wellenabschnitt (24a) umfasst; einem Düsenring (23), der einen zylindrischen Abschnitt (23c) umfasst, der Wellenlöcher (23j) hat, die eingerichtet sind, die Wellenabschnitte (24a) axial zu halten; Verbindungsplatten (27), wobei jede Folgendes umfasst: einen Montageabschnitt (27b), an dem ein Abschnitt des Wellenabschnitts (24a) montiert ist, der aus dem Wellenloch (23j) auf einer Seite vorsteht, die der Düsenschaufel (24) entgegengesetzt ist; und einen Erstreckungsabschnitt (27c), der sich von dem Montageabschnitt (27b) zu einer radial äußeren Seite des Düsenrings (23) erstreckt; einem Antriebsring (25), der Folgendes umfasst: einen ringförmigen Hauptkörperabschnitt (25b), der gehalten ist, um durch den zylindrischen Abschnitt (23c) des Düsenrings (23) drehbar zu sein; und Vorsprungsabschnitte (25e), die auf dem Hauptkörperabschnitt (25b) ausgebildet sind und den Erstreckungsabschnitten (27c) der Verbindungsplatten (27) in einer Umfangsrichtung des Hauptkörperabschnitts (25b) zugewandt sind; einem Vorsprungsabschnitt (23e), der auf dem Düsenring (23) ausgebildet ist, zu der radial äußeren Seite bezüglich des zylindrischen Abschnitts (23c) vorsteht, sich in der Umfangsrichtung erstreckt und in Anlage gegen ein Gehäuse (4) von einer Seite der Verbindungsplatten (27) aus gehalten wird; und einem Durchbruchsabschnitt (23g), der in Anlageabschnitten (23m) des Vorsprungsabschnitts (23e), die gegen das Gehäuse (4) in Anlage gehalten sind, und/oder einem Anlagezielabschnitt (4c) des Gehäuses (4) ausgebildet ist, der gegen den Vorsprungsabschnitt (23e) in Anlage gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprungsabschnitt (23e) des Düsenrings (23) Räume zwischen dem Düsenring (23) und dem Gehäuse (4) in Freiräume (Sa, Sb) trennt, und die Freiräume (Sa, Sb) durch den Durchbruchsabschnitt (23g) miteinander in Verbindung sind.
Turbolader (C) mit variabler Leistung nach Anspruch 5, ferner mit einem elastischen Element (28), das gegen den Düsenring (23) auf der Seite der Verbindungsplatten (27) in Anlage gehalten wird und eingerichtet ist, den Düsenring (23) gegen das Gehäuse (4) von der Seite der Verbindungsplatten (27) aus zu drücken.