DE112019000398T5

DE112019000398T5 - Einstellmechanismus für einen Kompressoreinlass

Info

Publication number: DE112019000398T5
Application number: DE112019000398.4T
Authority: DE
Inventors: Sascha Karstadt
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-10-22
Also published as: US11525451B2; CN110195717A; US20210115942A1; CN209340138U; WO2019168754A1; CN110195717B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einstellmechanismus 100 zum variablen Einstellen des Querschnitts eines Kompressoreinlasses 22 und betrifft ferner einen entsprechenden Kompressor 20, der einen solchen Einstellmechanismus 100 umfasst. Der Einstellmechanismus 100 umfasst eine Vielzahl drehbarer Öffnungselemente 110 und einen Betätigungsring 120. Der Betätigungsring 120 ist mechanisch mit der Vielzahl von Öffnungselementen 110 gekoppelt, so dass eine Drehung des Betätigungsrings 120 eine Bewegung der Öffnungselemente 110 bewirkt. Die Bewegung der Öffnungselemente 110 stellt dadurch den Querschnitt eines Kompressoreinlasses 22 ein. Der Einstellmechanismus 100 umfasst ferner eine Vielzahl von Stützelementen 140, die axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen 110 und dem Betätigungsring 120 angeordnet sind. Zusätzlich umfasst der Einstellmechanismus 100 eine Feder 130, genauer gesagt eine ringförmige Wellenfeder. Die Feder 130 ist dafür ausgelegt, die Vielzahl von Öffnungselementen 110 und den Betätigungsring 120 im montierten Zustand axial vorzuspannen.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft einen Einstellmechanismus zum Einstellen des Querschnitts eines Kompressoreinlasses. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Kompressor mit einem solchen Einstellmechanismus.
Hintergrund
Der individuelle Mobilitätssektor erlebt einen disruptiven Wandel. Insbesondere erfordert die zunehmende Anzahl von Elektrofahrzeugen, die auf den Markt kommen, höhere Wirkungsgrade gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Daher sind immer mehr Fahrzeuge mit effizienzsteigernden Maßnahmen wie Ladegeräten oder Leichtbau ausgestattet. Bekannt sind beispielsweise Ladevorrichtungen, bei denen ein Kompressor, der von einem E-Motor oder einer abgasbetriebenen Turbine angetrieben werden kann, dem Verbrennungsmotor Druckluft zuführt. Dies führt zu einer Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors.
Übliche Kompressoren umfassen dabei ein Kompressorgehäuse und ein Kompressorrad, das in dem Gehäuse angeordnet ist. Im Betrieb wird Luft durch einen Kompressoreinlass des Gehäuses gesaugt, um vom Kompressorrad beschleunigt zu werden, und tritt dann über eine Spirale des Kompressorgehäuses aus dem Kompressor aus. Jeder Kompressor hat ein charakteristisches Kompressorkennfeld, das seinen Betriebsbereich definiert. Dieser Betriebsbereich wird hauptsächlich durch die Anstiegslinie und die Drossellinie im Kompressorkennfeld begrenzt.
Zur weiteren Verbesserung der Effizienz des Verbrennungsmotors ist es bekannt, das Kompressorkennfeld zu optimieren, z. B. durch Verhindern eines Anstiegs, d. h. durch Ergreifen von Maßnahmen, um die Anstiegslinie nach links zu bewegen. Dies kann beispielsweise durch Einstellmechanismen für den Kompressoreinlass erfolgen. Gängige Einstellmechanismen sind beispielsweise so konfiguriert, dass sie die Geschwindigkeit des Luftstroms erhöhen, den Strömungswinkel ändern oder eine Umwälzung des Strömungswegs herstellen. Diese Maßnahmen erfordern normalerweise Platz, können das Gewicht erhöhen und den Wartungsbedarf aufgrund von Verschleiß erhöhen.
Dementsprechend besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung darin, den Wirkungsgrad eines Kompressors zu erhöhen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Einstellmechanismus nach Anspruch 1 und 2 und einen entsprechenden Kompressor mit einem solchen Einstellmechanismus nach Anspruch 14. Andere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Einstellmechanismuszum variablen Einstellen des Querschnitts eines Kompressoreinlasses eine Vielzahl drehbarer Öffnungselemente und einen Betätigungsring. Der Betätigungsring ist mechanisch mit der Vielzahl von Öffnungselementen gekoppelt, so dass eine Drehung des Betätigungsrings eine Bewegung der Öffnungselemente bewirkt. Die Bewegung der Öffnungselemente stellt dadurch den Querschnitt eines Kompressoreinlasses ein. Der Einstellmechanismus umfasst ferner eine Vielzahl von Stützelementen, die axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen und dem Betätigungsring angeordnet sind.
Durch Einstellen des Querschnitts eines Kompressoreinlasses wird die Möglichkeit geschaffen, den Querschnitt an unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen. Dies kann zu einem verbesserten Kompressorkennfeld führen, wenn die Anstiegslinie nach links verschoben wird, d. h. in Richtung kleinerer Durchflussraten. Darüber hinaus schafft die axiale Anordnung der Stützelemente zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen und dem Betätigungsring die Option, die Vielzahl von Öffnungselementen und den Betätigungsring über Kontakte durch die Stützelemente axial aneinander zu montieren. Dies kann zu mehreren vorteilhaften Effekten führen, wie z. B. einer weniger unerwünschten Bewegung, insbesondere einer axialen Bewegung, der Vielzahl von Öffnungselementen und des Betätigungsrings und einer weniger unerwünschten Relativbewegung, insbesondere einer axialen Bewegung, untereinander. Während des Betriebs im montierten Zustand in einem Kompressorgehäuse kann dies vorteilhafterweise zu weniger Vibrationen und damit zu weniger Verschleiß und Geräuschentwicklung führen. Zusätzlich können die Abmessungen des Betätigungsrings, insbesondere der Außendurchmesser des Betätigungsrings, im Vergleich zu einem Betätigungsring eines Einstellmechanismusohne diese erfinderischen Stützelemente verringert werden. Dies liegt daran, dass die Notwendigkeit der Montage des Betätigungsrings in einem radialen Außenbereich eines Kompressorgehäuses aufgrund der Möglichkeit der Montage des Betätigungsrings an der Vielzahl von Öffnungselementen entfällt. Dies kann wiederum zu einem verkleinerten Kompressorgehäuse und einem leichteren Design führen, wodurch der Wirkungsgrad des Kompressors bzw. des Verbrennungsmotors insgesamt verbessert wird. Auch der Verschleiß zwischen den Öffnungselementen und dem Betätigungsring kann im Vergleich zu einem Einstellmechanismus ohne die erfinderischen Stützelemente verringert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Öffnungselemente und der Betätigungsring nur über die Stützelemente und nicht über ihre einander zugewandten Flächen axial miteinander in Kontakt stehen.
In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einstellmechanismus zum variablen Einstellen des Querschnitts eines Kompressoreinlasses umfasst der Einstellmechanismus eine Vielzahl drehbarer Öffnungselemente und einen Betätigungsring. Der Betätigungsring ist mechanisch mit der Vielzahl von Öffnungselementen gekoppelt, so dass eine Drehung des Betätigungsrings eine Bewegung der Öffnungselemente bewirkt. Die Bewegung der Öffnungselemente stellt dadurch den Querschnitt eines Kompressoreinlasses ein. Der Einstellmechanismus dieser zweiten Ausführungsform umfasst ferner eine oder mehrere Federn, vorzugsweise eine ringförmige Wellenfeder. Die eine oder mehreren Federn sind so ausgelegt, dass sie die Vielzahl von Öffnungselementen und/oder den Betätigungsring in einem montierten Zustand in einem Kompressorgehäuse axial vorspannen.
Diese vorteilhafte Ausführungsform kann eine unerwünschte Bewegung der Vielzahl von Öffnungselementen und/oder des Betätigungsrings reduzieren, während der Einstellmechanismus weiterhin betätigt werden kann. Das liegt daran, dass die axiale Vorspannung, die auf die Vielzahl von Öffnungselementen und/oder den Betätigungsring ausgeübt wird, hauptsächlich in axialer Richtung wirkt, wohingegen eine Drehung des Betätigungsrings und eine entsprechende Bewegung der Öffnungselemente weiterhin gewährleistet ist. Dadurch können insbesondere Rasselgeräusche der Öffnungselemente reduziert werden. Insgesamt kann dies während des Betriebs in einem Kompressorgehäuse zu weniger Geräuschen, Vibrationen und Härten (Noise, Vibration and Harshness, NVH) des Einstellmechanismus führen.
Darüber hinaus kann die Implementierung einer erfindungsgemäßen Feder einen engen axialen Kontakt zwischen dem Einstellmechanismus, insbesondere den Öffnungselementen, und einem Kompressorgehäuse sicherstellen, wenn sie in diesem Kompressorgehäuse montiert ist. Dies kann dazu beitragen, den axialen Bereich zwischen dem Einstellmechanismus und dem Kompressorgehäuse abzudichten, und kann folglich dazu beitragen, eine Verschmutzung des Betätigungsmechanismus zu vermeiden. Insgesamt kann dies zu höheren Wirkungsgraden des Systems führen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Feder eine ringförmige Wellenfeder sein. Alternativen zu einer ringförmigen Wellenfeder, wie beispielsweise eine Vielzahl von Schraubenfedern, eine einzelne Schraubenfeder oder ähnliche Mechanismen, die eine axiale Vorspannung auf eine Vielzahl von Öffnungselementen und/oder den Betätigungsring ausüben, können verwendet werden. Wenn eine Vielzahl von Schraubenfedern verwendet wird, kann sie beispielsweise in Umfangsrichtung auf dem Betätigungsring verteilt und axial zwischen dem Betätigungsring und den Öffnungselementen angeordnet sein.
In einem anderen Aspekt kann der Einstellmechanismus der zweiten Ausführungsform ferner eine Vielzahl von Stützelementen umfassen, die axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen und dem Betätigungsring angeordnet ist.
Die folgenden Aspekte können auf alle zuvor vorgestellten Ausführungsformen und Aspekte anwendbar sein.
In einem anderen Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, können die eine oder die mehreren Federn axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen und dem Betätigungsring angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können die eine oder die mehreren Federn axial zwischen dem Betätigungsring und einer Oberfläche eines Kompressorgehäuses angeordnet sein, um eine Axialkraft über den Betätigungsring auf die Vielzahl von Öffnungselementen auszuüben. Alternativ können die eine oder mehreren Federn axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen und einer Oberfläche eines Kompressorgehäuses angeordnet sein.
In einem anderen Aspekt, der mit einem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, können die eine oder die mehreren Federn angepasst werden, um sicherzustellen, dass mindestens ein erster axialer Spalt zwischen den Öffnungselementen und einem Kompressorgehäuse, das der einen oder den mehreren Federn axial gegenüberliegt, im montierten Zustand minimiert werden kann. Dies kann erreicht werden, indem beispielsweise die Federkraft der Feder genau eingestellt wird und/oder die Vorspannung eingestellt wird, die von der Feder auf die Öffnungselemente ausgeübtwird. Das Einstellen der Vorspannung kann auch vom Gegenlager der Feder abhängen, bei dem es sich beispielsweise um ein Kompressorgehäuse wie oben beschrieben handeln kann. Darüber hinaus kann dieser vorteilhafte Aspekt zur Vermeidung von Vibrationen führen. Zusätzlich kann dieser Aspekt verhindern, d. h. im Wesentlichen verhindern, dass Partikel von einer Kompressoreinlassseite in den Einstellmechanismus eindringen und diesen verschmutzen, während die Wärmeausdehnung und Beweglichkeit beweglicher Teile, insbesondere der Öffnungselemente und des Betätigungsrings, ermöglicht werden. Dies kann wiederum zu einem weniger fehleranfälligen Einstellmechanismus führen und die Effizienz eines Kompressors verbessern, der diesen Einstellmechanismus verwendet.
In einem anderen Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, können die Stützelemente konfiguriert sein, um den Betätigungsring gegen die Vielzahl von Öffnungselementen axial zu stützen. Durch axiales Abstützen des Betätigungsrings gegen die Vielzahl von Öffnungselementen berühren sich der Betätigungsring und die Öffnungselemente axial nur über die Stützelemente. Wie oben ausgeführt, kann dies vorteilhafterweise zu weniger Vibrationen, Verschleiß und Geräuschentwicklung führen. Zumindest kann dies einen vollständigen Kontakt zwischen den Öffnungselementen und dem Betätigungsring verhindern, wodurch die Kontaktfläche zwischen den Öffnungselementen und dem Betätigungsring erheblich reduziert wird, was zu einer verringerten Reibfläche zwischen diesen beiden Elementen führt. Mit vollem Kontakt ist gemeint, dass die Öffnungselemente und der Betätigungsring über ihre einander zugewandten Oberflächen (ganze Oberflächen) axial miteinander in Kontakt stehen können. Dies kann durch die Stützelemente verhindert werden, da die Öffnungselemente und der Betätigungsring nur über die Stützelemente axial miteinander in Kontakt stehen, wodurch sich die Kontaktfläche verringert.
In einem anderen Aspekt, der mit einem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, können die Stützelemente an dem Betätigungsring angebracht sein. Dadurch können die Stützelemente alternativ einstückig mit dem Betätigungsring gebildet sein. Zusätzlich oder alternativ können die Stützelemente an den Öffnungselementen angebracht sein. Dabei können die Stützelemente alternativ einstückig mit den Öffnungselementen gebildet sein. Eine andere mögliche Konfiguration kann darin bestehen, dass mindestens eines der Stützelemente am Betätigungsring angebracht ist und der Rest der Stützelemente an den Öffnungselementen angebracht ist oder umgekehrt. Es ist selbsterklärend, dass in Bezug auf die letzteren Erklärungen die Stützelemente auch einstückig mit den jeweiligen Teilen (Betätigungsring bzw. Öffnungselementen) gebildet sein können, anstatt nur an diesen angebracht zu sein. In alternativen Ausführungsformen, in denen die Stützelemente weder an dem Betätigungsring noch an den Öffnungselementen angebracht sind oder mit diesen einstückig gebildet sind, können die Stützelemente als separate Teile axial zwischen dem Betätigungsring und den Öffnungselementen wirken und mit diesen interagieren. In der letzteren alternativen Ausführungsform können der Betätigungsring und die Öffnungselemente entsprechend konfiguriert sein, um mechanisch mit den Stützelementen zu interagieren, zum Beispiel durch jede Aussparung, mit der die Stützelemente interagieren können.
In einem anderen Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, kann jedes der Öffnungselemente ein Kopplungselement umfassen, das sich von dem jeweiligen Öffnungselement in einer axialen Richtung in Richtung des Betätigungsrings erstreckt. Die Kopplungselemente können so konfiguriert sein, dass sie mechanisch mit entsprechenden Aussparungen im Betätigungsring gekoppelt werden. Diese Aussparungen können als Durchgangslöcher konfiguriert sein. Alternativ können die Aussparungen als Hohlräume konfiguriert sein. Zusätzlich können die Stützelemente an den jeweiligen Kopplungselementen angeordnet sein, um den Betätigungsring axial gegen die Vielzahl von Öffnungselementen in einem Bereich des Hohlraums zu stützen. Zusätzlich können die Stützelemente einstückig mit den jeweiligen Kopplungselementen gebildet sein, um den Betätigungsring axial gegen die Vielzahl von Öffnungselementen in einem Bereich des Hohlraums zu stützen. In einer alternativen Konfiguration können die Stützelemente in den Hohlräumen angeordnet sein. In einer zweiten alternativen Konfiguration eines erfinderischen Einstellmechanismus mit Kopplungselementen können die Kopplungselemente Teil des Betätigungsrings sein und können so konfiguriert sein, dass sie mechanisch mit entsprechenden Aussparungen in den Öffnungselementen gekoppelt werden. Das heißt, die Kopplungselemente können sich vom Betätigungsring in axialer Richtung zu den jeweiligen Öffnungselementen erstrecken. Jedes Öffnungselement kann daher eine entsprechende Aussparung oder einen jeweiligen Hohlraum aufweisen. Die Anzahl der Kopplungselemente kann dabei mit der Anzahl der Öffnungselemente übereinstimmen, so dass jedes Kopplungselement mechanisch mit einem bestimmten Öffnungselement gekoppelt werden kann. Weitere Merkmale, beispielsweise die Anordnung der Stützelemente, können analog auf diese zweite alternative Konfiguration des erfindungsgemäßen Einstellmechanismus mit Kopplungselementen angewendet werden.
In einem anderen Aspekt, der mit einem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, können die Stützelemente eine punktförmige Kontaktfläche aufweisen. Dies bewirkt, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Betätigungsring und den Öffnungselementen verringert wird.
In einem anderen Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfassen die Stützelemente Vorsprünge auf dem Betätigungsring und/oder auf der Vielzahl von Öffnungselementen.
In einem anderen Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, können die Stützelemente in Größe, Form, Oberflächenstruktur, lokaler Anordnung und/oder Material angepasst werden, um die Reibung zwischen den Stützelementen und dem Betätigungsring und/oder zwischen den Stützelementen und der Vielzahl von Öffnungselementen zu minimieren. Dadurch kann eine Kontaktfläche des Stützelements, wie oben beschrieben, unabhängigvon der Form sein. Insgesamtkönnen diese vorteilhaften Eigenschaften zu einem verbesserten Zusammenspiel von Betätigungsring und Öffnungselementen hinsichtlich einer verringerten Reibung führen und können darüber hinaus die Gesamteffizienz hinsichtlich des Gewichts des Systems, der Verringerung der bewegten Massen und der Stabilität verbessern.
In einem anderen Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, umfasst die Vielzahl von Stützelementen mindestens drei Stützelemente. Dies kann die Stabilität des Einstellmechanismus gewährleisten und die Zuverlässigkeit des Systems erhöhen. Zum Beispiel kann durch mindestens drei Stützelemente ein Kippen des Betätigungsrings gegen eine radiale Ebene, in der die Öffnungselemente angeordnet sind, ähnlich wie bei einem Stativ, verhindert werden. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Stützelemente der Anzahl der Öffnungselemente. Während die Stützelemente axial zwischen dem Betätigungsring und den Öffnungselementen angeordnet sind, können sie zusätzlich oder alternativ gleichmäßig in Umfangsrichtung des Betätigungsrings verteilt sein. Diese Funktion gewährleistet die axiale Abstützung jedes Öffnungselements und eine gleichmäßige Verteilung der Axialkraft in Umfangsrichtung. Mit anderen Worten, die Zuordnung eines Stützelements zu jedem Öffnungselement zur axialen Montage gegen den Betätigungsring verbessert die Stabilität des gesamten Einstellmechanismus und gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der Reibungskräfte. Insbesondere in Ausführungsformen mit einer Feder kann die durch die axiale Vorspannung induzierte Reibungskraft gleichmäßig verteilt werden.
In einem anderen sehr vorteilhaften Aspekt, der mit einem der vorherigen Aspekte kombinierbar ist, können sich die Stützelemente in der Nähe oder im Wesentlichen an einem radialen Innenumfang des Betätigungsrings befinden. Dies hat zur Folge, dass ein Radius zwischen der Drehachse des Betätigungsrings und dem Kontaktpunkt eines Stützelements minimiert wird. Infolgedessen wird auch die Bogenlänge minimiert, die der Verfahrstrecke des Kontaktpunkts eines Stützelements entspricht, die durch die Drehung des Betätigungsrings verursachtwird. Das heißt, je näher das Stützelement an der Mitte des Rings (Rotationsachse) angeordnet ist, desto kleiner ist die resultierende Bogenlänge und desto geringer ist die Reibung in diesem Bereich.
In einem anderen Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, können sich die Stützelemente nahe oder im Wesentlichen an den jeweiligen Schwenkachsen der Öffnungselemente befinden. Dieses Merkmal hilft, die oben erwähnte Relativbewegung und Reibung weiter zu reduzieren.
In einem anderen Aspekt, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, kann jedes der Öffnungselemente eine Welle umfassen. Die Welle kann so ausgelegt sein, dass jedes Öffnungselement über seine jeweilige Welle in einem Kompressorgehäuse drehbar gelagert ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Kompressor für eine Ladevorrichtung. Der Kompressor besteht aus einem Kompressorgehäuse, das einen Kompressoreinlass definiert, und einem Kompressorrad, das im Kompressorgehäuse angeordnet ist. Der Kompressor umfasst ferner einen Einstellmechanismus gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen und Aspekte. Der Einstellmechanismus ist dabei im Kompressoreinlass angeordnet.
In einem Aspekt des Kompressors ist der Einstellmechanismus axial zwischen dem Kompressorgehäuse und einer Einlassabdeckung des Kompressorgehäuses montiert, wobei die Einlassabdeckung axial gegenüber den Öffnungselementen relativ zum Betätigungsring angeordnet ist.
In einem anderen Aspekt des Kompressors, der mit einem der vorhergehenden Aspekte kombinierbar ist, können die Öffnungselemente drehbar in der Einlassabdeckung gelagert sein. Alternativ werden die Öffnungselemente direkt im Kompressorgehäuse drehbar gelagert.
Figurenliste

1 zeigt eine Schnittansicht eines Einstellmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die in einem Kompressorgehäuse montiert ist;
2 zeigt eine isometrische Ansicht des Betätigungsrings einschließlich der Stützelemente gemäß einer ersten Ausführungsform;
3 zeigt eine Draufsicht auf den Einstellmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform, die in einem Kompressorgehäuse, jedoch ohne Einlassabdeckung montiert ist;
4 zeigt eine Schnittansicht des Einstellmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform, die in einem Kompressorgehäuse, jedoch ohne Einlassabdeckung montiert ist.

Detaillierte Beschreibung
Im Rahmen dieser Erfindung sollen die Ausdrücke axial oder axiale Richtung eine Richtung bezeichnen, die parallel zu oder entlang einer Achse des Betätigungsrings verläuft. Wenn der Einstellmechanismus in einem Kompressorgehäuse montiertist, stimmt die axiale Richtung auch im Wesentlichen mit einer Achse des Kompressors überein, d. h. mit einer Rotationsachse des Kompressorrads. So wird unter Bezugnahme auf die Figuren, insbesondere 1, eine axiale Abmessungmit dem Bezugszeichen 52 beschrieben, eine radiale Abmessung, die sich „radial“ von der axialen Abmessung 52 weg erstreckt, wird mit dem Bezugszeichen 56 beschrieben. Ferner wird eine Umfangsabmessung um die axiale Abmessung 52 mit dem Bezugszeichen 54 beschrieben.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Einstellmechanismus 100 zum variablen Einstellen des Querschnitts eines Kompressoreinlasses 22 gemäß der vorliegenden Erfindung. Obwohl der erfindungsgemäße Einstellmechanismus 100 ein unabhängiges Modul sein kann, zeigt 1 zur Veranschaulichung den Einstellmechanismus 100, der in einem Kompressor 10 in einer Querschnittsansicht montiert ist.
Der Einstellmechanismus 100 umfasst eine Vielzahl von drehbaren Öffnungselementen 110 und einen Betätigungsring 120. Der Betätigungsring 120 ist mechanisch mit der Vielzahl von Öffnungselementen 110 gekoppelt, so dass eine Drehung des Betätigungsrings 120 eine Bewegung der Öffnungselemente 110 bewirkt. Die Bewegung der Öffnungselemente 110 stellt dadurch den Querschnitt eines Kompressoreinlasses 22 ein. Der Einstellmechanismus 100 umfasst ferner eine Vielzahl von Stützelementen 140, die axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen 110 und dem Betätigungsring 120 angeordnet sind. Zusätzlich umfasst der Einstellmechanismus 100 eine Feder 130, genauer gesagt eine ringförmige Wellenfeder. Die Feder 130 ist dafür ausgelegt, die Vielzahl von Öffnungselementen 110 und den Betätigungsring 120 im montierten Zustand axial vorzuspannen. In der Ausführungsform von 1 ist der Einstellmechanismus 100 in dem Kompressoreinlass zwischen einem Kompressorgehäuse 20 und einer Einlassabdeckung 24 des Kompressorgehäuses 20 montiert. In anderen Ausführungsformen kann der Einstellmechanismus 100 mehr als eine Feder und/oder andere Federn als eine ringförmige Wellenfeder umfassen und verschiedene Arten und Konfigurationen von Federn liegen im Umfang der Erfindung. Um nur einige Alternativen zu nennen, kann eine Vielzahl von Schraubenfedern, eine Schraubenfeder oder ähnliche Mechanismen verwendet werden, die eine axiale Vorspannung auf die Vielzahl von Öffnungselementen 110 und/oder den Betätigungsring 120 ausüben. Wenn eine Vielzahl von Schraubenfedern verwendet wird, kann die Vielzahl von Federn beispielsweise in Umfangsrichtung auf dem Betätigungsring verteilt und axial zwischen dem Betätigungsring und den Öffnungselementen angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen kann der Einstellmechanismus 100 nur entweder eine oder mehrere Federn 130 oder eine Vielzahl von Stützelementen 140 umfassen.
Durch Einstellen des Querschnitts eines Kompressoreinlasses 22 wird die Möglichkeit geschaffen, den Querschnitt an unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen. Dies kann zu einem verbesserten bzw. vergrößerten Kompressorkennfeld führen, wenn die Anstiegslinie nach links, d. h. in Richtung kleinerer Durchflussraten, verschoben wird. Weiterhin ermöglicht die axiale Anordnung der Stützelemente 140 zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen 110 und dem Betätigungsring 120 die Option, die Vielzahl der Öffnungselemente 110 und den Betätigungsring 120 über Kontakte durch die Stützelemente 140 axial gegeneinander zu tragen. Dies kann zu mehreren vorteilhaften Effekten führen, wie beispielsweise einer geringeren Bewegung der Vielzahl von Öffnungselementen 110 und des Betätigungsrings 120 und einer geringeren Relativbewegung untereinander. Während des Betriebs im montierten Zustand in dem Kompressorgehäuse 20 kann dies vorteilhafterweise zu weniger Vibrationen und damit zu weniger Verschleiß und Geräuschentwicklung führen. Zusätzlichkönnen die Abmessungen des Betätigungsrings 120, insbesondere der Außendurchmesser des Betätigungsrings 120, im Vergleich zu einem Betätigungsring 120 eines Einstellmechanismus ohne diese erfinderischen Stützelemente verringert werden. Dies liegt daran, dass ein Lager des Betätigungsrings 120 in einem Kompressorgehäuse 20 in einem radialen Außenbereich weggelassen werden kann, da der Betätigungsring 120 gegen die Vielzahl von Öffnungselementen 110 gelagert werden kann. Dies kann wiederum zu einem verkleinerten Kompressorgehäuse 20 und einem leichteren Design führen, was insgesamt den Wirkungsgrad des Kompressors 10 bzw. des Verbrennungsmotors verbessert. Auch der Verschleiß zwischen den Öffnungselementen 110 und dem Betätigungsring 120 kann im Vergleich zu einem Einstellmechanismus ohne die erfindungsgemäßen Stützelemente verringert sein. Dies kann erreicht werden, indem die Öffnungselemente 110 und der Betätigungsring 120 nur über die Stützelemente 140 und nicht über ihre einander zugewandten vollen Oberflächen axial miteinander in Kontakt stehen.
Der Einstellmechanismus 100, der eine oder mehrere Federn 130 umfasst, kann die unerwünschte Bewegung der Vielzahl von Öffnungselementen 110 und/oder des Betätigungsrings 120 weiter reduzieren, während der Einstellmechanismus 100 noch betätigt werden kann. Dies liegt daran, dass die axiale Vorspannung, die auf die Vielzahl von Öffnungselementen 110 und/oder den Betätigungsring 120 ausgeübt wird, hauptsächlich in einer axialen Richtung 52 wirkt, während eine Drehung des Betätigungsrings 120 und eine entsprechende Bewegung der Öffnungselemente 110 noch gewährleistet ist. Dadurch können insbesondere Rasselgeräusche der Öffnungselemente 110 reduziert werden. Insgesamt kann dies während des Betriebs in einem Kompressorgehäuse 20 zu weniger Geräuschen, Vibrationen und Härten (NVH) des Einstellmechanismus 100 führen. Darüber hinaus kann die Implementierung einer erfindungsgemäßen Feder 130 einen engen axialen Kontakt zwischen dem Einstellmechanismus 100, insbesondere den Öffnungselementen 110, und einem Kompressorgehäuse 20 sicherstellen, wenn sie in diesem Kompressorgehäuse 20 montiert ist. Dies kann dazu beitragen, den axialen Bereich zwischen dem Einstellmechanismus 100 und dem Kompressorgehäuse 20 abzudichten, und kann folglich dazu beitragen, eine Verschmutzung des Einstellmechanismus 100 zu vermeiden. Beispielsweise kann der axiale Spalt 42 zwischen dem Kompressorgehäuse 20 und den Öffnungselementen 110 durch die axiale Vorspannung der einen oder mehreren Federn 130 in der axialen Richtung des Pfeils 52 verringert oder beseitigt werden. Insgesamt kann dies zu höheren Wirkungsgraden des Systems führen.
Wie in 1 gezeigt, ist die Feder 130 axial zwischen dem Betätigungsring 120 und einer Oberfläche der Einlassabdeckung 24 angeordnet. Dadurch kann die Feder 130 über den Betätigungsring 120 eine Axialkraft auf Vielzahl von Öffnungselementen 110 ausüben. In anderen Ausführungsformen können die eine oder mehreren Federn 130 an anderer Stelle zwischen dem Betätigungsring 120 und dem Kompressorgehäuse 20 angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen können die eine oder mehreren Federn 130 axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen 110 und dem Betätigungsring 120 angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen können die eine oder mehreren Federn 130 axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen 110 und demKompressorgehäuse 20 angeordnet sein, wobei vorzugsweise eine Oberfläche des Kompressorgehäuses 20 in axialer Richtung 52 zu der Vielzahl von Öffnungselementen 110 zeigt.
Wie oben beschrieben, ist die Feder 130 dafür ausgelegt, sicherzustellen, dass mindestens der erste axiale Spalt 42 zwischen den Öffnungselementen 110 und dem Kompressorgehäuse 20 in einem montierten Zustand minimiert wird. Dies kann erreicht werden, indem beispielsweise die Federkraft der Feder 130 genau eingestelltwird und/oder die Vorspannung eingestellt wird, die von der Feder 130 auf die Öffnungselemente 110 ausgeübt wird. Das Einstellen der Vorspannung kann auch von dem Gegenlager der Feder 130 abhängen, die im vorliegenden beispielhaften Fall die Einlassabdeckung 24 ist. Darüber hinaus kann dieser vorteilhafte Aspekt zur Vermeidung von Vibrationen führen. Zusätzlich kann dieser Aspekt verhindern, d. h. im Wesentlichen verhindern, dass Partikel von einer Seite des Kompressoreinlasses 22 in den Einstellmechanismus 100 eindringen und diesen verschmutzen, d. h. in den Einstellmechanismus 100 in radialer Richtung 56 eindringen. Gleichzeitig ermöglicht die Feder 130 die Wärmeausdehnung und Beweglichkeit von beweglichen Teilen, d. h. den Öffnungselementen 110 und dem Betätigungsring 120. Dies kann wiederum zu einem weniger fehleranfälligen Einstellmechanismus 100 führen und die Effizienz eines Kompressors verbessern, der diesen Einstellmechanismus 100 verwendet.
In der beispielhaften Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die Figuren gezeigt ist, sind die Stützelemente 140 dafür konfiguriert, den Betätigungsring 120 gegen die Vielzahl von Öffnungselementen 110 axial zu stützen. Durch axiales Abstützen des Betätigungsrings 120 gegen die Vielzahl von Öffnungselementen 110 berühren sich der Betätigungsring 120 und die Öffnungselemente 110 nur über die Stützelemente 140 axial. Wie oben ausgeführt, kann dies vorteilhafterweise zu weniger Bewegung und damit zu weniger Vibration, Verschleiß und Geräuschentwicklung führen. Zumindest kann dies einen vollständigen Kontakt zwischen den Öffnungselementen 110 und dem Betätigungsring 120 verhindern, was mögliche Kontaktflächen zwischen den Öffnungselementen 110 und dem Betätigungsring 120 erheblich verringert und dadurch zu einer verringerten Reibungsfläche zwischen diesen beiden Elementen führt. „Vollkontakt“ ist als ein Zustand zu verstehen, in dem die Öffnungselemente 110 und der Betätigungsring 120 über ihre jeweils zueinander gerichteten vollen Flächen axial miteinander in Kontakt stehen. Dies kann durch die Stützelemente 140 verhindert werden, da die Öffnungselemente 110 und der Betätigungsring 120 nur über die Stützelemente 140 axial miteinander in Kontakt stehen, wodurch sich die Kontaktfläche verringert. Dies kann durch das Design und die Eigenschaften der Stützelemente 140 offensichtlich weiter gefördert werden, die nachstehend in der Beschreibung erörtert werden.
2 zeigt eine isometrische Ansicht der beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßenBetätigungsrings 120. Die Stützelemente 140 sind dabei einstückigmit dem Betätigungsring 120 gebildet.
Somit sind die Stützelemente 140 Teil des Betätigungsrings 120. Die Stützelemente umfassen jeweils einen Vorsprung 144, der sich vom Betätigungsring 120 in axialer Richtung 52 zu den Öffnungselementen 110 (siehe auch 1) erstreckt, und eine entsprechende Aussparung 146 auf einer axial gegenüberliegenden Seite des Betätigungsrings 120. Jedes Stützelement hat eine punktförmige Kontaktfläche 142.
In anderen Ausführungsformen können die Stützelemente 140 nur an dem Betätigungsring 120 angebracht sein. In anderen Ausführungsformen können die Stützelemente 140 an den Öffnungselementen 110 (nicht gezeigt) angebracht oder einstückig mit diesen gebildet sein. Wenn ein Stützelement 140 Teil des jeweiligen Öffnungselements 110 ist, erstreckt es sich in axialer Richtung 52 in Richtung des Betätigungsrings 120. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass alle Stützelemente entweder an dem Betätigungsring 120 oder an den Öffnungselementen 110 angebracht sein können. Eine andere mögliche Konfiguration kann darin bestehen, dass mindestens eines der Stützelemente 140 an dem Betätigungsring 120 angebracht ist und der Rest der Stützelemente 140 an den Öffnungselementen 110 angebracht ist oder umgekehrt. Beispielsweise kann die Hälfte der Gesamtzahl der Stützelemente 140 an dem Betätigungsring 120 angebracht sein, und der Rest der Stützelemente 140 kann an den Öffnungselementen 110 angebracht sein. Es ist selbsterklärend, dass in Bezug auf die letzteren Erklärungen die Stützelemente 140 auch einstückig mit den jeweiligen Teilen (Betätigungsring 120 bzw. Öffnungselemente 110) gebildet sein können, anstatt nur an diesen angebracht zu sein. In alternativen Ausführungsformen, in denen die Stützelemente 140 weder an dem Betätigungsring 120 noch an den Öffnungselementen 110 angebracht oder einstückig mit diesen gebildet sind, können die Stützelemente 140 als separate Teile axial zwischen dem Betätigungsring 120 und den Öffnungselementen 110 wirken und mit diesen interagieren. In der letzteren alternativen Ausführungsform können der Betätigungsring 120 und die Öffnungselemente 110 entsprechend konfiguriert sein, um mechanisch mit den Stützelementen 140 zu interagieren, zum Beispiel durch jede Vertiefung, mit der die Stützelemente 140 interagieren können (nicht gezeigt).
Die punktförmige Kontaktfläche 142 bewirkt, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Betätigungsring 120 und den Öffnungselementen 110 verringert wird, da sie sich nur über die Stützelemente 140 anstatt über eine Ringfläche 126 des Betätigungsrings 120 berühren, die in axialer Richtung 52 zu den Öffnungselementen 110 zeigt. Da die Kontaktfläche 142 der Stützelemente 140 eine punktförmige Form hat, ist die gesamte Kontaktfläche zwischen dem Betätigungsring 120 und den Öffnungselementen 110 maximal so groß wie die Summe der Kontaktflächen 142, d. h. die Summe der punktförmigen Kontaktflächen 142 aller Stützelemente 140. Auch andere Formen, auf die Punkte zeigen, können als Kontaktfläche 142 verwendet werden, wie z. B. ovale, linienartige, kreisförmige.
Die Stützelemente 140, die Vorsprünge 144 und Aussparungen 146 umfassen, können beispielsweise eine Gewichtsreduzierungswirkung im Vergleich zu einem Stützelement 140 haben, das als zusätzliches Teil konfiguriert ist. Darüber hinaus können solche Stützelemente 140 zeit- und kosteneffizient in das jeweilige Teil, z. B. den Betätigungsring 120, integrierbar sein. In anderen Ausführungsformen können die Stützelemente 140 nur einen Vorsprung 144 ohne eine entsprechende Aussparung aufweisen. In anderen Ausführungsformen können die Stützelemente 140 eine wellenartige Form aufweisen. Das heißt, der Betätigungsring 120 kann mehrere Wellen entlang einer Umfangsrichtung 54 umfassen, wobei jede Welle, die sich in axialer Richtung 52 in Richtung der Öffnungselemente 110 erstreckt, ein Stützelement 140 darstellt. In alternativen Ausführungsformen umfassen die Stützelemente 140 Vorsprünge 144 und/oder entsprechende Aussparungen 146 an der Vielzahl von Öffnungselementen 110. Dabei gelten auch die soeben beschriebenen Eigenschaften der Stützelemente 140. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Stützelemente 140 als Vorsprünge 144 ausgeführt sein können, die sich vom Betätigungsring 120 in axialer Richtung 52 zu den Öffnungselementen 110 hin erstrecken, oder dass die Stützelemente 140 als Vorsprünge 144 ausgeführt sein können, die sich von einem jeweiligen Öffnungselement 110 in axialer Richtung zum Betätigungsring 120 erstrecken. Es gibt auch Ausführungsformen, bei denen mindestens eines der Stützelemente 140 als Vorsprung 144 ausgelegt sein kann, der sich vom Betätigungsring 120 erstreckt, und wobei der Rest der Stützelemente 140 als Vorsprung 144 ausgelegt sein kann, der sich von einem jeweiligen Öffnungselement 110 erstreckt. Wenn dabei ein Stützelement 140 einstückig mit dem Betätigungsring 120 gebildet oder an diesem befestigt ist, erstreckt es sich in axialer Richtung 52 in Richtung des jeweiligen Öffnungselements 110. Wenn ein Stützelement 140 einstückig mit dem jeweiligen Öffnungselement 110 gebildet oder daran befestigt ist, erstreckt es sich in axialer Richtung 52 in Richtung des Betätigungsrings 120.
Obwohl die Stützelemente 140 in den Figuren nur als „Unebenheiten“ gezeigt sind und somit einen Vorsprung 144, eine Aussparung 146 und eine kegelförmige Struktur aufweisen, können sie in anderen Ausführungsformen eine andere Form aufweisen. Zum Beispiel können die Stützelemente 140 in Größe, Form, Oberflächenstruktur, lokaler Anordnung und/oder Material dafür ausgelegt sein, die Reibung zwischen den Stützelementen 140 und dem Betätigungsring 120 und/oder zwischen den Stützelementen 140 und der Vielzahl von Öffnungselementen 110 (nicht gezeigt) zu minimieren. Um nur einige unter der kegelförmigen Struktur zu nennen, kann ein Stützelement 140 als eine stabförmige Struktur, eine hohle zylinderförmige Struktur oder eine wandförmige Struktur realisiert werden. Dadurch kann die Kontaktfläche 142 des Stützelements 140, wie oben beschrieben, unabhängig von der Form sein. Vorzugsweise entspricht die Kontaktfläche 142 der Form des Stützelements 140, z. B. kann ein stabförmiges Stützelement 140 eine punktförmige Kontaktfläche 142 aufweisen und eine hohle zylinderförmige Struktur kann eine kreisförmige Kontaktfläche 142 aufweisen. Die Stützelemente 140, insbesondere ihre Kontaktfläche 142 (Kontaktbereich), können eine spezifische Oberflächenstruktur aufweisen, beispielsweise eine reibungsmindernde Struktur. Zusätzlich oder alternativ kann ein Trägerelement 140 ein spezifisches Material umfassen, wie beispielsweise ein Polymer. Zusätzlich oder alternativ kann ein Stützelement 140 das gleiche Material wie der Betätigungsring 120 und/oder die Öffnungselemente 110 umfassen. Insgesamt können diese vorteilhaften Merkmale zu einer verbesserten Wechselwirkung des Betätigungsrings 120 und der Öffnungselemente 110 hinsichtlich einer verringerten Reibung führen und darüber hinaus die Gesamteffizienz hinsichtlich des Gewichts des Systems, der Verringerung der bewegten Massen und der Stabilität verbessern.
Der beispielhafte Einstellmechanismus 100 der Figuren umfasst zehn Stützelemente 140 (siehe z. B. 2). Dabei entspricht die Anzahl der Stützelemente 140 der Anzahl der Öffnungselemente 110. Die beispielhafte Ausführungsform zeigt nicht nur, dass die Stützelemente 140 axial zwischen dem Betätigungsring 120 und den Öffnungselementen 110 angeordnet sind (siehe z. B. 1), sondern sie zeigt auch, dass die Stützelemente 140 gleichmäßig in einer Umfangsrichtung 54 des Betätigungsrings 120 verteilt sind (siehe z. B. 2). Dies gewährleistet die axiale Abstützung jedes Öffnungselements 110 und eine gleichmäßige Verteilung der Axialkraft in Umfangsrichtung 54. Mit anderen Worten, das Zuweisen eines Stützelements 140 zum axialen Tragen gegen den Betätigungsring 120 zu jedem Öffnungselement 110 verbessert die Stabilität des gesamten Einstellmechanismus 100 und stellt eine gleichmäßige Verteilung der Reibungskräfte sicher. Insbesondere kann in Ausführungsformen mit einer Feder 130 die durch die axiale Vorspannung induzierte Reibungskraft gleichmäßig verteilt werden. In anderen Ausführungsformen, in denen die Anzahl der Öffnungselemente 110 mehr oder weniger als zehn betragen kann, kann auch die Anzahl der Stützelemente 140 an die Anzahl der Öffnungselemente 110 angepasst sein. In jeder Ausführungsform umfasst ein erfindungsgemäßer Einstellmechanismus mindestens drei Stützelemente 140. Dies kann die Stabilität des Einstellmechanismus 100 sicherstellen und die Zuverlässigkeit des Systems erhöhen. Zum Beispiel kann durch mindestens drei Stützelemente 140 verhindert werden, dass der Betätigungsring 120 gegen eine radiale Ebene kippt, in der die Öffnungselemente 100 angeordnet sind, ähnlich wie bei einem Stativ.
3 zeigt eine Draufsicht auf den beispielhaften Einstellmechanismus 100, der in dem Kompressorgehäuse 22 montiert ist, jedoch ohne eine Einlassabdeckung 24. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, befinden sich die Stützelemente 140 nahe oder im Wesentlichen an einem radialen Innenumfang 124 (siehe auch 2) des Betätigungsrings 120. Dies hat zur Folge, dass ein Abstand in radialer Richtung 56 von der Drehachse 52 des Betätigungsrings 120 zu einem Stützelement 140 und damit zu einer Kontaktfläche 142 mit dem jeweiligen Öffnungselement 110 minimiert wird. Infolgedessen wird auch eine Bogenlänge, die der Verfahrstrecke der Kontaktfläche 142 eines Stützelements 140 entspricht, die durch Drehen des Betätigungsrings 120 verursacht wird, ebenfalls minimiert. Das heißt, je näher das Stützelement 140 an der Mitte des Betätigungsrings 120 (Rotationsachse 52) angeordnet ist, desto kleiner ist die resultierende Bogenlänge. In der beispielhaften Ausführungsform von 3 bedeutet die verringerte Bogenlänge (Verfahrstrecke), dass ein Betrag der Relativbewegung zwischen den Stützelementen 140 und den Öffnungselementen 110 und dadurch ein Reibungsbetrag an den Öffnungselementen 110 und/oder an den Stützelementen 140 verringert werden kann. In Bezug auf die oben beschriebene Kontaktfläche 142 der Stützelemente 140 im Lichte dieses Merkmals ist die Kontaktfläche 142 klein, z. B. punktförmig, zu konfigurieren, um den Reibungsbereich zu verringern, der durch die Relativbewegung zwischen den Stützelementen 140 und den Öffnungselementen 110 verursacht wird.
4 zeigt eine Schnittansicht des beispielhaften Einstellmechanismus 100, der in einem Kompressorgehäuse 20, jedoch ohne Einlassabdeckung 24, montiert ist. Der Abschnitt zeigt beispielhaft für zwei Öffnungselemente 110, dass jedes Öffnungselement 110 eine Welle 116 umfasst. Die Welle 116 ist so eingestellt, dass jedes Öffnungselement 110 über seine jeweilige Welle 116 im Kompressorgehäuse 20 drehbar gelagert ist. Weiterhin zeigt 4 Schwenkachsen 114 der Öffnungselemente 110, um die sie drehbar sind. Es ist ersichtlich, dass die Stützelemente 140 nahe oder im Wesentlichen an den jeweiligen Schwenkachsen 114 der Öffnungselemente 110 angeordnet sind. In Abhängigkeit von einem Öffnungsgrad des Einstellmechanismus 100 ist jedes Stützelement 140 näher oder weiter von derjeweiligen Schwenkachse 114 entfernt. Dies liegt daran, dass sich in Bezug auf das Kompressorgehäuse 20 die Schwenkachse nicht relativ bewegt, sondern dass sich das Stützelement 140 bewegt, wenn der Betätigungsring 120 gedreht wird. Zur Veranschaulichung zeigt 3 schematisch die Schwenkachse 114a des Öffnungselements 110a. Weiterhin zeigt 3 ein Stützelement 140a, das das Öffnungselement 140a und den Betätigungsring 120 gegeneinander trägt. Der Einstellmechanismus 100 ist in einer geschlossenen Position gezeigt und das Stützelement 140a ist nahe der Schwenkachse 114a positioniert, wobei die Schwenkachse 114a in Umfangsrichtung 54 leicht versetzt im Uhrzeigersinn positioniert ist. Wenn der Einstellmechanismus 100 in die geöffnete Position versetzt wird, wird der Betätigungsring gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Somit wird im Vergleich zu 3 das Stützelement 140a auch gegen den Uhrzeigersinn bewegt und kann an einer vollständig geöffneten Position des Einstellmechanismus 100 leicht versetzt zur Schwenkachse 114a gegen den Uhrzeigersinn in Umfangsrichtung 54 positioniert werden. Dies gilt in ähnlicher Weise für alle anderen Stützelemente 140. Somitbleiben die Stützelemente 140 immer nahe an oder im Wesentlichen an den jeweiligen Schwenkachsen 114 angeordnet. Dies hängt auch vom Öffnungsgrad des Einstellmechanismus ab. Ein Vorteil dieses Merkmals besteht darin, dass die oben erwähnte Relativbewegung und damit die Reibung weiter reduziert werden.
In der beispielhaften Ausführungsform umfasst jedes der Öffnungselemente 110 ein Kopplungselement 112 (siehe z. B. 1 - 3), das sich von dem jeweiligen Öffnungselement 110 in einer axialen Richtung 52 in Richtung des Betätigungsrings 120 erstreckt. Die Kopplungselemente 112 können so konfiguriert sein, dass sie mechanisch mit entsprechenden Aussparungen 122 (siehe insbesondere 2 - 3) im Betätigungsring 120 koppeln. In der beispielhaften Ausführungsform sind die Aussparungen 122 als Durchgangslöcher konfiguriert.
In anderen Ausführungsformen können die Aussparungen 122 als Hohlräume konfiguriert sein. Ein Hohlraum ist als ein Merkmal zu verstehen, das axial begrenzt ist, d. h. einen Boden in axialer Richtung umfasst. In einigen Ausführungsformen, in denen die Aussparungen 122 als Hohlräume konfiguriert sind, können die Stützelemente 140 auf den jeweiligen Kopplungselementen 112 angeordnet sein, um den Betätigungsring 120 axial gegen die Vielzahl von Öffnungselementen 110 in einem Bereich des Hohlraums zu stützen. Dadurch können die Stützelemente 140 einstückig mit den jeweiligen Kopplungselementen 112 gebildet sein, um den Betätigungsring 120 gegen die Vielzahl von Öffnungselementen 110 in einem Bereich des Hohlraums axial zu stützen. In anderen Ausführungsformen können die Stützelemente 140 in den Hohlräumen angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform mit Kopplungselementen 112 können die Kopplungselemente 112 Teil des Betätigungsrings 120 sein und können dafür konfiguriert sein, mechanisch mit entsprechenden Aussparungen 122 in den Öffnungselementen 110 zu koppeln. Das heißt, die Kopplungselemente 112 können sich vom Betätigungsring 120 in axialer Richtung 52 zu den jeweiligen Öffnungselementen 110 erstrecken. Jedes Öffnungselement 110 kann daher eine entsprechende Aussparung 122 (Durchgangsloch oder Hohlraum) umfassen. Die Anzahl der Kopplungselemente 112 kann dadurch mit der Anzahl der Öffnungselemente 110 zusammenfallen, so dass jedes Kopplungselement 112 mechanisch mit einem spezifischen Öffnungselement 110 gekoppelt werden kann. Weitere Merkmale, beispielsweise die Anordnung der Stützelemente 140, können analog zu dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einstellmechanismus 100 mit Kopplungselementen 112 angewendet werden.
Mit Bezug auf 1, 3 - 4 betrifft die vorliegende Erfindung ferner einen Kompressor 10 für eine Ladevorrichtung. Der Kompressor 10 umfasst ein Kompressorgehäuse 20, das einen Kompressoreinlass 22 definiert, und ein Kompressorrad 30, das in dem Kompressorgehäuse 20 angeordnet ist. Der Kompressor 10 umfasst ferner einen Einstellmechanismus 100 gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte. Der Einstellmechanismus 100 ist dadurch in dem Kompressoreinlass 22 angeordnet.
Wie in 1 dargestellt, ist der Einstellmechanismus 100 axial zwischen dem Kompressorgehäuse 20 und einer Einlassabdeckung 24 des Kompressorgehäuses 20 angebracht. Die Einlassabdeckung 24 ist dadurch axial gegenüber den Öffnungselementen 110 relativ zum Betätigungsring 120 angeordnet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Einlassabdeckung 24 „stromaufwärts“ des Einstellmechanismus 100 angeordnet ist. In diesem Zusammenhang bezieht sich „stromaufwärts“ auf eine Seite/Richtung gegen die Strömungsrichtung der Luft im Strömungsweg durch den Kompressor 10, wobei „stromabwärts“ sich auf eine Seite/Richtung innerhalb der Strömungsrichtung der Luft im Strömungsweg durch den Kompressor 10 bezieht. Die Öffnungselemente 110 sind direkt in dem Kompressorgehäuse 20 drehbar gelagert (siehe z. B. 4).
In anderen Ausführungsformen können die Öffnungselemente 110 drehbar in der Einlassabdeckung 24 gelagert sein.
Bezugszeichenliste

10: Kompressor
20: Kompressorgehäuse
22: Kompressoreinlass
24: Einlassabdeckung
30: Kompressorrad
42: erster axialer Spalt
52: axiale Richtung
54: Umfangsrichtung
56: radiale Richtung
100: Einstellmechanismus
110: Öffnungselement
112: Kopplungselement
114: Schwenkachsen
116: Welle
120: Betätigungsring
122: Aussparung
124: radialer Innenumfang
126: Ringfläche
130: Feder
140: Stützelement
142: Kontaktfläche
144: Vorsprung
146: Aussparung

Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auch (alternativ) gemäß den folgenden Ausführungsformen definiert werden kann:

1. Einstellmechanismus (100) zum variablen Einstellen des Querschnitts eines Kompressoreinlasses (22), umfassend:
- eine Vielzahl von drehbaren Öffnungselementen (110) und
- einen Betätigungsring (120), der mechanisch mit der Vielzahl von Öffnungselementen (110) gekoppelt ist, so dass eine Drehung des Betätigungsrings (120) eine Bewegung der Öffnungselemente (110) bewirkt, um den Querschnitt eines Kompressoreinlasses (22) einzustellen;
- gekennzeichnet durch
- eine Vielzahl von Stützelementen (140), die axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen (110) und dem Betätigungsring (120) angeordnet sind.
2. Einstellmechanismus (100) zum variablen Einstellen des Querschnitts eines Kompressoreinlasses (22), umfassend:
- eine Vielzahl von drehbaren Öffnungselementen (110) und
- einen Betätigungsring (120), der mechanisch mit der Vielzahl von Öffnungselementen (110) gekoppelt ist, so dass eine Drehung des Betätigungsrings (120) eine Bewegung der Öffnungselemente (110) bewirkt, um den Querschnitt eines Kompressoreinlasses (22) einzustellen;
- gekennzeichnet durch
- eine oder mehrere Federn (130), vorzugsweise eine ringförmige Wellenfeder, die dafür ausgelegt sind, die Vielzahl von Öffnungselementen (110) und/oder den Betätigungsring (120) in einem montierten Zustand in einem Kompressorgehäuse (20) axial vorzuspannen.
3. Einstellmechanismus (100) nach Ausführungsform 2, der ferner eine Vielzahl von Stützelementen (140) umfasst, die axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen (110) und dem Betätigungsring (120) angeordnet sind.
4. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 2 bis 3, wobei die eine oder mehreren Federn (130) axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen (110) und dem Betätigungsring (120) angeordnet sind.
5. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 2 bis 4, wobei die eine oder mehreren Federn (130) axial zwischen dem Betätigungsring (120) und einer Oberfläche eines Kompressorgehäuses (20) angeordnet sind, um eine Axialkraft über den Betätigungsring (120) auf die Vielzahl von Öffnungselementen (110) auszuüben.
6. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 2 bis 3, wobei die eine oder mehreren Federn (130) axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen (110) und einer Oberfläche eines Kompressorgehäuses (20) angeordnet sind.
7. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 2 bis 6, wobei die eine oder mehreren Federn (130) dafür ausgelegt sind, sicherzustellen, dass mindestens ein erster axialer Spalt (42) zwischen den Öffnungselementen (110) und einem Kompressorgehäuse (20) axial gegenüber der einen oder den mehreren Federn (130) in einem montierten Zustand minimiert ist.
8. Einstellmechanismus(100) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 3 bis 7, wobei die Stützelemente (140) so konfiguriert sind, dass sie den Betätigungsring (120) gegen die Vielzahl von Öffnungselementen (110) axial stützen.
9. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 3 bis 8, wobei die Stützelemente (140) an dem Betätigungsring (120) angebracht sind, optional wobei die Stützelemente (140) einstückig mit dem Betätigungsring (120) gebildet sind.
10. Einstellmechanismus(100)nacheiner derAusführungsformen 1 oder 3 bis 9, wobei die Stützelemente (140) an den Öffnungselementen (110) angebracht sind, optional wobei die Stützelemente (140) einstückig mit den Öffnungselementen (110) gebildet sind.
11. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 3 bis 10, wobei jedes der Öffnungselemente (110) ein Kopplungselement (112) umfasst, das sich von dem jeweiligen Öffnungselement (110) in axialer Richtung zum Betätigungsring (120) erstreckt; wobei die Kopplungselemente (112) so konfiguriert sind, dass sie mechanisch mit entsprechenden Aussparungen (122) im Betätigungsring (120) koppeln.
12. Einstellmechanismus (100) nach Ausführungsform 11, wobei die Aussparungen (122) Hohlräume sind, wobei die Stützelemente (140) an den jeweiligen Kopplungselementen (112) angeordnet sind, um den Betätigungsring (120) gegen die Vielzahl von Öffnungselementen (110) in einem Bereich des Hohlraums axial zu stützen und optional wobei die Stützelemente (140) einstückig mit den jeweiligen Kopplungselementen (112) gebildet sind, um den Betätigungsring (120) gegen die Vielzahl von Öffnungselementen (110) in einem Bereich des Hohlraums axial zu stützen.
13. Einstellmechanismus (100) nach Ausführungsform 11, wobei die Aussparungen (122) Durchgangslöcher sind.
14. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 3 bis 13, wobei die Stützelemente (140) eine punktförmige Kontaktfläche (142) aufweisen.
15. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 3 bis 14, wobei die Stützelemente (140) Vorsprünge am Betätigungsring (120) und/oder an der Vielzahl von Öffnungselementen (110) umfassen.
16. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 3 bis 15, wobei die Stützelemente (140) in Größe, Form, Oberflächenstruktur, lokaler Anordnung und/oder Material dafür ausgelegt sind, die Reibung zwischen den Stützelementen (140) und dem Betätigungsring (120) und/oder zwischen den Stützelementen (140) und der Vielzahl von Öffnungselementen (110) zu minimieren.
17. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 3 bis 16, wobei die Vielzahl von Stützelementen (140) mindestens 3 Stützelemente (140) umfasst, vorzugsweise wobei die Anzahl der Stützelemente (140) gleich der Anzahl der Öffnungselemente (110) ist.
18. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 3 bis 17, wobei die Stützelemente (140) in Umfangsrichtung (54) des Betätigungsrings (120) gleichmäßig verteilt sind.
19. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 3 bis 18, wobei sich die Stützelemente (140) nahe oder im Wesentlichen an einem radialen Innenumfang (124) des Betätigungsrings (120) befinden.
20. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 3 bis 19, wobei sich die Stützelemente (140) nahe oder im Wesentlichen an den jeweiligen Schwenkachsen (114) der Öffnungselemente (110) befinden.
21. Einstellmechanismus (100) nach einer der Ausführungsformen 1 oder 3 bis 20, wobei jedes der Öffnungselemente (110) eine Welle (116) umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie drehbar in einem Kompressorgehäuse (20) gelagert werden kann.
22. Kompressor (10) für eine Ladevorrichtung, der Folgendes umfasst:
- ein Kompressorgehäuse (20), das einen Kompressoreinlass (22) definiert, und
- ein Kompressorrad (30), das in dem Kompressorgehäuse (20) angeordnet ist;
- gekennzeichnet durch
- einen Einstellmechanismus (100) nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, wobei der Einstellmechanismus (100) im Kompressoreinlass (22) angeordnet ist.
23. Kompressor (10) nach Ausführungsform 22, wobei der Einstellmechanismus (100) axial zwischen dem Kompressorgehäuse (20) und einer Einlassabdeckung (24) des Kompressorgehäuses (20) montiert ist; wobei die Einlassabdeckung (24) axial gegenüber den Öffnungselementen (110) relativ zum Betätigungsring (120) angeordnet ist.
24. Kompressor nach Ausführungsform 23, wobei die Öffnungselemente (110) drehbar in der Einlassabdeckung (24) gelagert sind.
25. Kompressor nach einer der Ausführungsformen 22 oder 23, wobei die Öffnungselemente (110) drehbar direkt in dem Kompressorgehäuse (20) gelagert sind.

Claims

Einstellmechanismus (100) zum variablen Einstellen des Querschnitts eines Kompressoreinlasses (22), umfassend: eine Vielzahl von drehbaren Öffnungselementen (110) und einen Betätigungsring (120), der mechanisch mit der Vielzahl von Öffnungselementen (110) gekoppelt ist, so dass eine Drehung des Betätigungsrings (120) eine Bewegung der Öffnungselemente (110) bewirkt, um den Querschnitt eines Kompressoreinlasses (22) einzustellen; gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Stützelementen (140), die axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen (110) und dem Betätigungsring (120) angeordnet sind.
Einstellmechanismus (100) zum variablen Einstellen des Querschnitts eines Kompressoreinlasses (22), umfassend: eine Vielzahl von drehbaren Öffnungselementen (110) und einen Betätigungsring (120), der mechanisch mit der Vielzahl von Öffnungselementen (110) gekoppelt ist, so dass eine Drehung des Betätigungsrings (120) eine Bewegung der Öffnungselemente (110) bewirkt, um den Querschnitt eines Kompressoreinlasses (22) einzustellen; gekennzeichnet durch eine oder mehrere Federn (130), vorzugsweise eine ringförmige Wellenfeder, die dafür ausgelegt sind, die Vielzahl von Öffnungselementen (110) und/oder den Betätigungsring (120) in einem montierten Zustand in einem Kompressorgehäuse (20) axial vorzuspannen.
Einstellmechanismus (100) nach Anspruch 2, der ferner eine Vielzahl von Stützelementen (140) umfasst, die axial zwischen der Vielzahl von Öffnungselementen (110) und dem Betätigungsring (120) angeordnet sind.
Einstellmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die eine oder mehreren Federn (130) axial zwischen dem Betätigungsring (120) und einer Oberfläche eines Kompressorgehäuses (20) angeordnet sind, um eine Axialkraft über den Betätigungsring (120) auf die Vielzahl von Öffnungselementen (110) auszuüben.
Einstellmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 4, wobei die Stützelemente (140) so konfiguriert sind, dass sie den Betätigungsring (120) gegen die Vielzahl von Öffnungselementen (110) axial stützen.
Einstellmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, wobei die Stützelemente (140) an dem Betätigungsring (120) angebracht sind, optional wobei die Stützelemente (140) einstückig mit dem Betätigungsring (120) gebildet sind.
Einstellmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 6, wobei die Stützelemente (140) eine punktförmige Kontaktfläche (142) aufweisen.
Einstellmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 7, wobei die Stützelemente (140) in Größe, Form, Oberflächenstruktur, lokaler Anordnung und/oder Material dafür ausgelegt sind, die Reibung zwischen den Stützelementen (140) und dem Betätigungsring (120) und/oder zwischen den Stützelementen (140) und der Vielzahl von Öffnungselementen (110) zu minimieren.
Einstellmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8, wobei die Vielzahl von Stützelementen (140) mindestens 3 Stützelemente (140) umfasst, vorzugsweise wobei die Anzahl der Stützelemente (140) gleich der Anzahl der Öffnungselemente (110) ist.
Einstellmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 9, wobei die Stützelemente (140) in Umfangsrichtung (54) des Betätigungsrings (120) gleichmäßig verteilt sind.
Einstellmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 10, wobei sich die Stützelemente (140) nahe oder im Wesentlichen an einem radialen Innenumfang (124) des Betätigungsrings (120) befinden.
Einstellmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 11, wobei sich die Stützelemente (140) nahe oder im Wesentlichen an den jeweiligen Schwenkachsen (114) der Öffnungselemente (110) befinden.
Einstellmechanismus (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 12, wobei jedes der Öffnungselemente (110) eine Welle (116) umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie drehbar in einem Kompressorgehäuse (20) gelagert werden kann.
Kompressor (10) für eine Ladevorrichtung, der Folgendes umfasst: ein Kompressorgehäuse (20), das einen Kompressoreinlass (22) definiert, und ein Kompressorrad (30), das in dem Kompressorgehäuse (20) angeordnet ist; gekennzeichnet durch einen Einstellmechanismus (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einstellmechanismus (100) im Kompressoreinlass (22) angeordnet ist.
Kompressor (10) nach Anspruch 14, wobei der Einstellmechanismus (100) axial zwischen dem Kompressorgehäuse (20) und einer Einlassabdeckung (24) des Kompressorgehäuses (20) montiert ist; wobei die Einlassabdeckung (24) axial gegenüber den Öffnungselementen (110) relativ zum Betätigungsring (120) angeordnet ist.