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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader mit einem Mechanismus mit variablem Fassungsvermögen.
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Hintergrund des Standes der Technik
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Patentdokument 1 beschreibt einen Turbolader mit variablem Fassungsvermögen, der ein Basiselement und einen Mantel aufweist. Das Basiselement und der Mantel sind miteinander durch einen Zwischenraumstift verbunden, wobei ein vorbestimmter Zwischenraum beibehalten wird. Beispielsweise wird ein Verbindungsmittel wie zum Beispiel ein Verstemmen verwendet, um den Zwischenraumstift mit dem Basiselement und dem Mantel zu verbinden.
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Dokumente des Standes der Technik
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP 2007-187015 A
- Patentdokument 2: US 2015 / 0 354 444 A1
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US 2015 / 0 354 444 A1 offenbart einen Turbolader mit einer Turbine mit einem Turbinenrad, das eine Drehachse hat, und einem Turbinengehäuse, in dem das Turbinenrad untergebracht ist; einem Lagergehäuse, das benachbart zu der Turbine in einer axialen Richtung der Drehachse angeordnet ist; und einem Mechanismus mit variablem Fassungsvermögen, der an dem Turbinengehäuse angebracht ist. Der Mechanismus mit variablem Fassungsvermögen hat eine Düsenplatte als erste Platte, die mit einem ersten Durchgangsloch versehen ist; eine Düsenmontageplatte als zweite Platte, die der ersten Platte zugewandt ist und mit einem zweiten Durchgangsloch versehen ist, das eine Achse hat, die die gleiche ist wie diejenige des ersten Durchgangsloches; und ein Verbindungselement, das entlang der Drehachse angeordnet ist und die erste Platte mit der zweiten Platte verbindet und einen Abstand zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte definiert. Das Verbindungselement hat einen Hauptkörperabschnitt, der zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte angeordnet ist, einen ersten Wellenabschnitt, der in dem ersten Durchgangsloch sitzt, und einen zweiten Wellenabschnitt, der in dem zweiten Durchgangsloch sitzt. Der erste Wellenabschnitt und der zweite Wellenabschnitt sind an der ersten und der zweiten Platte eingesetzt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Wenn wie vorstehend beschrieben ein Verstemmen angewendet wird, um den Zwischenraumstift mit dem Basiselement und dem Mantel zu verbinden, wird die Länge eines ersten Abschnittes, der in das Basiselement in dem Zwischenraumstift eingeführt wird, anhand der Dicke des Basiselementes bestimmt, und die Länge des zweiten Abschnittes, der in den Mantel in dem Zwischenraumstift eingeführt wird, wird anhand der Dicke des Mantels bestimmt. Andererseits kann es erforderlich sein, die Dicke des Basiselementes und die Dicke des Mantels unterschiedlich voneinander zu gestalten beispielsweise um die Zuverlässigkeit oder dergleichen sicherzustellen. Dem gemäß können die Länge des ersten Abschnittes und die Länge des zweiten Abschnittes sich voneinander unterscheiden. In einem derartigen Fall kann es sein, dass bei einem Zusammenbauvorgang der Anwender den zweiten Abschnitt in das Basiselement einführt und den ersten Abschnitt in den Mantel einführt und dabei die Richtung des Zwischenraumstiftes missversteht. Als ein Ergebnis ergibt sich ein fehlerhafter Einbau des Zwischenraumstiftes. Demgemäß ergibt sich ein Problem dahingehend, dass die Produktivität sich verschlechtern kann. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Turbolader zu schaffen, der die Zuverlässigkeit sicherstellen und die Produktivität gleichzeitig verbessern kann.
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Lösung des Problems
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Diese Aufgabe ist durch einen Turbolader mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Zuverlässigkeit sicherzustellen und die Produktivität gleichzeitig zu verbessern.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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- 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Turboladers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- Die 2A und 2B zeigen jeweilige perspektivische Ansichten eines Mechanismus mit variablem Fassungsvermögen aus 1.
- 3 zeigt eine ausschnittartige vergrößerte Ansicht von 1.
- 4 zeigt eine Seitenansicht vor dem Fixieren eines Verbindungselementes in 1.
- Die 5A und 5B zeigen jeweilige Darstellungen eines Verfahrens zum Herstellen des Mechanismus mit variablem Fassungsvermögen aus 1.
- Die 6A und 6B zeigen jeweilige Darstellungen eines Verfahrens zum Herstellen des Mechanismus mit variablem Fassungsvermögen aus 1.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Ein Turbolader gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat: eine Turbine mit einem Turbinenrad, das eine Drehachse hat, und einem Turbinengehäuse, in dem das Turbinenrad untergebracht ist; ein Lagergehäuse, das benachbart zu der Turbine in einer axialen Richtung der Drehachse angeordnet ist; und einen Mechanismus mit variablem Fassungsvermögen, der an dem Turbinengehäuse angebracht ist, wobei der Mechanismus mit variablem Fassungsvermögen Folgendes aufweist: eine erste Platte, die mit einem ersten Durchgangsloch versehen ist; eine zweite Platte, die der ersten Platte zugewandt ist und mit einem zweiten Durchgangsloch versehen ist, das eine Achse hat, die die gleiche ist wie diejenige des ersten Durchgangsloches; und ein Verbindungselement, das entlang der Drehachse angeordnet ist und die erste Platte mit der zweiten Platte verbindet und einen Abstand zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte definiert, wobei das Verbindungselement einen Hauptkörperabschnitt, der zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte angeordnet ist, einen ersten Wellenabschnitt, der an einem ersten Ende des Hauptkörperabschnittes vorgesehen ist und in dem ersten Durchgangsloch angeordnet ist, und einen zweiten Wellenabschnitt aufweist, der an einem zweiten Ende des Hauptkörperabschnittes vorgesehen ist und in dem zweiten Durchgangsloch angeordnet ist, wobei der erste Wellenabschnitt einen ersten fixierten Abschnitt aufweist, der an der ersten Platte durch Verstemmen fixiert ist, wobei der zweite Wellenabschnitt einen zweiten fixierten Abschnitt aufweist, der an der zweiten Platte durch Verstemmen fixiert ist, wobei die erste Platte an der Seite angeordnet ist, die zu dem Lagergehäuse in Bezug auf die zweite Platte entgegengesetzt ist, wobei eine Dicke der ersten Platte größer ist als eine Dicke der zweiten Platte; und wobei eine Länge des ersten Wellenabschnittes gleich einer Länge des zweiten Wellenabschnittes ist.
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In diesem Turbolader ist die erste Platte an der Seite angeordnet, die zu dem Lagergehäuse in Bezug auf die zweite Platte entgegengesetzt ist. Das heißt, die erste Platte ist an einer Position angeordnet, die näher zu dem Abgas, das durch das Turbinengehäuse strömt, als die zweite Platte ist. Da demgemäß die erste Platte einer höheren Temperaturumgebung als die zweite Platte ausgesetzt ist, kann eine thermische Verformung zunehmen. Hierbei ist die Dicke der ersten Platte größer als die Dicke der zweiten Platte. Demgemäß wird vermieden, dass die thermische Verformung der ersten Platte größer wird als die thermische Verformung der zweiten Platte. Somit kann vermieden werden, dass eine Last auf das Verbindungselement aufgebracht wird aufgrund eines Unterschiedes im Verformungsbetrag zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte. Somit kann gemäß dem Turbolader die Zuverlässigkeit sichergestellt werden. Des Weiteren ist der erste Wellenabschnitt des Verbindungselementes in dem ersten Durchgangsloch angeordnet, und der zweite Wellenabschnitt des Verbindungselementes ist in dem zweiten Durchgangsloch angeordnet. Außerdem hat der erste Wellenabschnitt einen ersten fixierten Abschnitt, der an der ersten Platte durch Verstemmen fixiert ist, und der zweite Wellenabschnitt hat einen zweiten fixierten Abschnitt, der an der zweiten Platte durch Verstemmen fixiert ist. Demgemäß verbindet das Verbindungselement die erste Platte mit der zweiten Platte und definiert den Abstand zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte. Hierbei ist die Länge des ersten Wellenabschnittes gleich der Länge des zweiten Wellenabschnittes. Somit kann selbst dann, wenn die Richtung des Verbindungselementes umgekehrt wird, das heißt der erste Wellenabschnitt in dem zweiten Durchgangsloch angeordnet wird und der zweite Wellenabschnitt in dem ersten Durchgangsloch angeordnet wird, das Verbindungselement die erste Platte mit der zweiten Platte verbinden und den Abstand zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte definieren. Demgemäß wird gemäß dem Turbolader ein fehlerhafter Einbau des Verbindungselementes verhindert und die Produktivität wird verbessert. Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird gemäß dem Turbolader ermöglicht, die Zuverlässigkeit sicherzustellen und die Produktivität zu verbessern.
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In einigen Aspekten hat die erste Platte eine erste Innenfläche, die der zweiten Platte zugewandt ist, und eine erste Außenfläche, die an der Seite angeordnet ist, die zu der ersten Innenfläche entgegengesetzt ist, und die erste Außenfläche der ersten Platte ist mit einem Vertiefungsabschnitt versehen, der mit dem ersten Durchgangsloch in Kommunikation steht, und die Dicke zwischen der ersten Innenfläche und einer Bodenfläche des Vertiefungsabschnittes ist gleich der Dicke der zweiten Platte.
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In diesem Fall werden mit Leichtigkeit der erste fixierte Abschnitt und der zweite fixierte Abschnitt in dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt ausgebildet.
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In einigen Aspekten hat die zweite Platte eine zweite Innenfläche, die der ersten Platte zugewandt ist, und eine zweite Außenfläche, die an der Seite angeordnet ist, die zu der zweiten Innenfläche entgegengesetzt ist, wobei die zweite Außenfläche mit einem Abstandshalter versehen ist, der eine Öffnung an der Seite der zweiten Außenfläche in dem zweiten Durchgangsloch umgibt, und wobei die Dicke der ersten Platte gleich einer Summe aus der Dicke der zweiten Platte und der Dicke des Abstandshalters ist.
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In diesem Fall werden der erste fixierte Abschnitt und der zweite fixierte Abschnitt mit Leichtigkeit in dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten Wellenabschnitt ausgebildet.
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Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sollte hierbei beachtet werden, dass die gleichen Bezugszeichen den gleichen oder entsprechenden Teilen in den Zeichnungen zugewiesen sind und eine wiederholte Beschreibung unterbleibt.
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Ein in 1 gezeigter Turbolader ist beispielsweise ein Turbolader für Schiffe und Fahrzeuge (Kraftfahrzeuge), der ein von einem (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor abtgegebenes Abgas verwendet, um zu dem Verbrennungsmotor gelieferte Luft zu komprimieren. Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der Turbolader 1 eine Turbine 2, einen Kompressor 3 und ein Lagergehäuse 4, das zwischen der Turbine 2 und dem Kompressor 3 vorgesehen ist. Die Turbine 2 hat ein Turbinenrad (Turbinenlaufrad) 5, das eine Drehachse X hat, und ein Turbinengehäuse 6, das das Turbinenrad 5 unterbringt. Das Turbinengehäuse 6 hat einen Turbinenspiralkanal 6a, der sich in der Umfangsrichtung um das Turbinenrad 5 erstreckt. Der Kompressor 3 hat ein Kompressorrad (Kompressorlaufrad) 7 und ein Kompressorgehäuse 8, das das Kompressorrad 7 unterbringt. Das Kompressorgehäuse 8 hat einen Kompressorspiralkanal 8c, der sich in der Umfangsrichtung um das Kompressorrad 7 erstreckt.
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Das Turbinenrad 5 ist an einem ersten Ende einer Drehwelle 9 vorgesehen, und das Kompressorrad 7 ist an einem zweiten Ende der Drehwelle 9 vorgesehen. Das Lagergehäuse 4 ist zwischen der Turbine 2 und dem Kompressor 3 in der Richtung der Drehachse X angeordnet. Das Lagergehäuse 4 ist so angeordnet, dass es zu der Turbine 2 und dem Kompressor 3 in der Richtung der Drehachse X benachbart ist. Die Drehwelle 9 ist durch das Lagergehäuse 4 anhand eines Lagers 41 drehbar gestützt. Die Drehwelle 9, das Turbinenrad 5 und das Kompressorrad 7 drehen sich um die Drehachse X als ein einzelner Drehkörper 42.
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Das Turbinengehäuse 6 ist mit einem (nicht gezeigten) Einströmanschluss (Einströmöffnung), durch den das Abgas in den Turbinenspiralkanal 6a einströmt, einem Ausströmkanal 6b, der mit dem Turbinenspiralkanal 6a in Kommunikation steht, und einem Ausströmanschluss (Ausströmöffnung 6c) versehen, durch den das Abgas aus dem Ausströmkanal 6b herausströmt. Das Turbinenrad 5 ist in dem Ausströmkanal 6b angeordnet. Das von dem Verbrennungsmotor abgegebene Abgas strömt in den Turbinenspiralkanal 6a durch einen Abgaseinströmanschluss (Einströmöffnung). Dann strömt das Abgas in den Ausströmkanal 6b, dreht das Turbinenrad 5 und strömt dann zu der Außenseite des Turbinengehäuses 6 durch den Ausströmanschluss 6c.
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Das Kompressorgehäuse 8 ist mit einem Sauganschluss (Saugöffnung) 8a, der Luft ansaugt, einem Einströmkanal 8b, der mit dem Kompressorspiralkanal 8c in Kommunikation steht, und einem (nicht gezeigten) Abgabeanschluss (Abgabeöffnung) versehen, der komprimierte Luft von dem Kompressorspiralkanal 8c abgibt. Das Kompressorrad 7 ist in dem Einströmkanal 8b angeordnet. Wenn das Turbinenrad 5 sich wie vorstehend beschrieben dreht, drehen sich die Drehwelle 9 und das Kompressorrad 7. Das sich drehende Kompressorrad 7 komprimiert die Luft, die von dem Ansauganschluss 8a und dem Einströmkanal 8b eingesaugt wird. Die komprimierte Luft tritt durch den Kompressorspiralkanal 8c und wird von dem Abgabeanschluss abgegeben. Die von dem Abgabeanschluss abgegebene komprimierte Luft wird zu dem Verbrennungsmotor geliefert.
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Nachstehend ist die Turbine 2 detaillierter beschrieben. Der Turbolader 1 hat einen Mechanismus 10 mit variablem Fassungsvermögen, der an dem Turbinengehäuse 6 angebracht ist. Das heißt die Turbine 2 ist eine Turbine mit variablem Fassungsvermögen (Turbine mit variabler Kapazität). Wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, hat der Mechanismus 10 mit variablem Fassungsvermögen eine Zwischenraumsteuerplatte (eine sogenannte CC-Platte) (eine erste Platte) 11, einen Düsenring (eine zweite Platte) 12, der so angeordnet ist, dass er der CC-Platte 11 zugewandt ist, und eine Vielzahl an (hier: drei) Zwischenraumsteuerstiften (CC-Stifte) (Verbindungselemente) 13, die die CC-Platte 11 mit dem Düsenring 12 verbinden. Der Mechanismus 10 mit variablem Fassungsvermögen hat des Weiteren eine Vielzahl an (hier: elf) Düsenflügeln (14), die an dem Düsenring 12 angebracht sind, eine Vielzahl an (hier: elf) Düsenverbindungsplatten 15, die an der Seite angeordnet sind, die zu der CC-Platte 11 in Bezug auf den Düsenring 12 entgegengesetzt ist, und einen Antriebsring 16, der die Düsenverbindungsplatte 15 dreht.
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Sowohl die CC-Platte 11 als auch der Düsenring 12 haben jeweils eine Ringform um die Drehachse X. Die CC-Platte 11 und der Düsenring 12 sind so angeordnet, dass sie das Turbinenrad 5 in der Umfangsrichtung (die Umfangsrichtung um die Drehachse X) herum umgeben. Die CC-Platte 11 und der Düsenring 12 sind zwischen dem Turbinenspiralkanal 6a und dem Ausströmkanal 6b angeordnet. Die CC-Platte 11 und der Düsenring 12 sind parallel zueinander angeordnet und voneinander in der Richtung der Drehachse X getrennt. Ein Verbindungskanal S ist zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12 ausgebildet. Der Verbindungskanal S verbindet den Turbinenspiralkanal 6a mit dem Ausströmkanal 6b.
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Die CC-Platte 11 ist an der Seite angeordnet, die zu dem Lagergehäuse 4 in Bezug auf den Düsenring 12 entgegengesetzt ist. Das heißt die CC-Platte 11 ist an einer Position angeordnet, die näher zu dem Abgas als der Düsenring 12 ist. Während des Betriebs des Turboladers 1 ist die CC-Platte 11 einer höheren Temperaturumgebung als der Düsenring 12 ausgesetzt.
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Wie dies in 3 gezeigt ist, hat die CC-Platte 11 eine erste Innenfläche 11a, die dem Düsenring 12 zugewandt ist, und eine erste Außenfläche 11b, die an der Seite angeordnet ist, die zu der ersten Innenfläche 11a entgegengesetzt ist. Die CC-Platte 11 ist mit einer Vielzahl an (hier: drei) ersten Durchgangslöchern 11c versehen. Die in Vielzahl vorgesehenen ersten Durchgangslöcher 11c sind unter gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Die erste Außenfläche 11b der CC-Platte 11 ist mit beispielsweise einem Vertiefungsabschnitt (Gegenbohrung) 11d versehen, die mit dem ersten Durchgangsloch 11c in Kommunikation steht. Der Durchmesser des Vertiefungsabschnittes 11d ist größer als der Durchmesser des ersten Durchgangslochs 11c. Der Vertiefungsabschnitt 11d hat eine Bodenfläche 11e. Die Bodenfläche 11e ist mit einem ersten abgeschrägten Abschnitt 11f versehen, der mit dem ersten Durchgangsloch 11c in Kommunikation steht. Das erste Durchgangsloch 11c hat den ersten abgeschrägten Abschnitt 11f.
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Der Düsenring 12 hat eine zweite Innenfläche 12a, die der CC-Platte 11 zugewandt ist, und eine zweite Außenfläche 12b, die an der Seite angeordnet ist, die zu der zweiten Innenfläche 12a entgegengesetzt ist. Der Düsenring 12 ist mit einer Vielzahl an (hier: drei) zweiten Durchgangslöchern 12c versehen. Die in Vielzahl vorgesehenen zweiten Durchgangslöcher 12c sind unter gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Jedes zweite Durchgangsloch 12c entspricht dem ersten Durchgangsloch 11c. Das zweite Durchgangsloch 12c hat eine Achse X1, die die gleiche wie jene des ersten Durchgangslochs 11c ist. Die Achse X1 ist parallel zu der Drehachse X. Die zweite Außenfläche 12b des Düsenrings 12 ist mit einem zweiten abgeschrägten Abschnitt 12f versehen, der mit dem zweiten Durchgangsloch 12c in Kommunikation steht. Das zweite Durchgangsloch 12c hat den zweiten abgeschrägten Abschnitt 12f.
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Der Düsenring 12 hat einen Vorsprungsabschnitt 121, der von der zweiten Außenfläche 12b vorragt. Der Vorsprungsabschnitt 121 hat eine säulenartige Form um die Drehachse X herum. Der Außendurchmesser des Vorsprungsabschnittes 121 ist kleiner als der Außendurchmesser des gesamten Düsenrings 12. Der Düsenring 12 ist mit einer Vielzahl an (hier: elf) dritten Durchgangslöchern 12g versehen, die den Vorsprungsabschnitt 121 durchdringen. Die in Vielzahl vorgesehenen dritten Durchgangslöcher 12g sind unter gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Das dritte Durchgangsloch 12g ist an der Innenseite des Düsenrings 12 in der radialen Richtung in Bezug auf das zweite Durchgangsloch 12c ausgebildet.
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Die Dicke T1 der CC-Platte 11 ist größer als die Dicke T2 des Düsenrings 12. Mit der „Dicke der CC-Platte 11“ ist die Dicke des Abschnittes gemeint, der mit dem ersten Durchgangsloch 11c versehen ist. Die Dicke T1 der CC-Platte 11 ist der Abstand zwischen der ersten Innenfläche 11a und der ersten Außenfläche 11b. Mit der „Dicke des Düsenrings 12“ ist die Dicke des Abschnittes gemeint, der mit dem zweiten Durchgangsloch 12c versehen ist. Die Dicke T2 des Düsenrings 12 ist der Abstand zwischen der zweiten Innenfläche 12a und der zweiten Außenfläche 12b. Die Dicke T3 zwischen der ersten Innenfläche 11a und der Bodenfläche 11e des Vertiefungsabschnittes 11d ist gleich der Dicke T2 des Düsenrings 12. Die Tiefe T4 des ersten abgeschrägten Abschnittes 11f ist gleich der Tiefe T5 des zweiten abgeschrägten Abschnittes 12f.
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Der CC-Stift 13 ist entlang der Achse X1 angeordnet. Das heißt der CC-Stift 13 hat die gemeinsame Achse X1 als gemeinsame Achse des ersten Durchgangslochs 11c und des zweiten Durchgangslochs 12c. Der CC-Stift 13 hat einen Hauptkörperabschnitt 17, der zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12 angeordnet ist, einen ersten Wellenabschnitt 18, der mit einem ersten Ende (eine Endfläche, die der CC-Platte 11 zugewandt ist) 17a des Hauptkörperabschnittes 17 vorgesehen ist, und einen zweiten Wellenabschnitt 19, der an einem zweiten Ende (eine Endfläche, die dem Düsenring 12 zugewandt ist) 17b des Hauptkörperabschnittes 17 vorgesehen ist. Das erste Ende 17a des Hauptkörperabschnittes 17 steht mit der ersten Innenfläche 11a der CC-Platte 11 in Kontakt. Das zweite Ende 17b des Hauptkörperabschnittes 17 steht mit der zweiten Innenfläche 12a des Düsenrings 12 in Kontakt. Das heißt die Länge T6 des Hauptkörperabschnittes 17 ist gleich dem Abstand D zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12 (der Abstand zwischen der ersten Innenfläche 11a und der zweiten Innenfläche 12a).
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Der erste Wellenabschnitt 18 ist in dem ersten Durchgangsloch 11c angeordnet. Die Länge T7 des ersten Wellenabschnittes 18 ist gleich der Dicke T3 zwischen der ersten Innenfläche 11a und der Bodenfläche 11e des Vertiefungsabschnittes 11d. Der erste Wellenabschnitt 18 umfasst einen ersten Stützabschnitt 181, der an dem ersten Ende 17a des Hauptkörperabschnittes 17 vorgesehen ist, und einen ersten fixierten Abschnitt 182, der an der Seite des ersten Stützabschnittes 181 vorgesehen ist, die zu dem Hauptkörperabschnitt 17 entgegengesetzt ist. Der erste fixierte Abschnitt 182 ist in dem ersten abgeschrägten Abschnitt 11f angeordnet. Der Außendurchmesser des ersten fixierten Abschnittes 182 ist größer als der Außendurchmesser des ersten Stützabschnittes 181. Der erste fixierte Abschnitt 182 ist an der CC-Platte 11 durch Verstemmen fixiert. Der erste fixierte Abschnitt 182 ist so ausgebildet, dass das Ende des ersten Stützabschnittes 181 durch Verstemmen gestaucht (Quetschen) ist.
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Der zweite Wellenabschnitt 19 ist in dem zweiten Durchgangsloch 12c angeordnet. Die Länge T8 des zweiten Wellenabschnittes 19 ist gleich der Dicke T2 des Düsenrings 12. Das heißt die Länge T8 des zweiten Wellenabschnittes 19 ist gleich der Länge T7 des ersten Wellenabschnittes 18. Der zweite Wellenabschnitt 19 umfasst einen zweiten Stützabschnitt 191, der an dem zweiten Ende 17b des Hauptkörperabschnittes 17 vorgesehen ist, und einen zweiten fixierten Abschnitt 192, der an der Seite des zweiten Stützabschnittes 191 vorgesehen ist, die zu dem Hauptkörperabschnitt 17 entgegengesetzt ist. Der zweite fixierte Abschnitt 192 ist in dem zweiten abgeschrägten Abschnitt 12f angeordnet. Der Außendurchmesser des zweiten fixierten Abschnittes 192 ist größer als der Außendurchmesser des zweiten Stützabschnittes 191. Der zweite fixierte Abschnitt 192 ist an dem Düsenring 12 durch Verstemmen fixiert. Der zweite fixierte Abschnitt 192 ist so ausgebildet, dass das Ende des zweiten Stützabschnittes 191 durch Verstemmen gestaucht ist. Wie dies vorstehend beschrieben ist, verbindet der CC-Stift 13 die CC-Platte 11 mit dem Düsenring 12 und definiert den Abstand D zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12.
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Die in Vielzahl vorgesehenen Düsenflügel 14 sind in der Umfangsrichtung um die Drehachse X herum angeordnet. Der Düsenflügel 14 umfasst einen Düsenhauptkörper 141 und eine Düsenwelle 142, die von dem Düsenhauptkörper 141 vorragt. Die Düsenwelle 142 ist in das dritte Durchgangsloch 12g des Düsenrings 12 so eingeführt, dass der Düsenhauptkörper 141 zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12 (dem Verbindungskanal S) angeordnet ist. Die Düsenwelle 142 ist in das dritte Durchgangsloch 12g so eingeführt, dass das Ende an der Seite, die zu dem Düsenhauptkörper 141 entgegengesetzt ist, von dem Vorsprungsabschnitt 121 des Düsenrings 12 vorragt. Die Düsenwelle 142 ist durch den Düsenring 12 drehbar gestützt. Der Düsenhauptkörper 141 dreht sich gemäß der Drehung der Düsenwelle 142. In dem Mechanismus 10 mit variablem Fassungsvermögen ist die Querschnittsfläche des Verbindungskanals S optimal eingestellt, indem der Düsenhauptkörper 141 so gedreht wird, dass die Strömungsrate des von dem Turbinenspiralkanal 6a zu dem Ausströmkanal 6b strömenden Abgases gesteuert wird. Demgemäß ist die Drehzahl des Turbinenrades 5 optimal eingestellt.
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Der Antriebsring 16 ist zwischen dem Düsenring 12 und der Düsenverbindungsplatte 15 angeordnet. Der Antriebsring 16 hat eine Ringform um die Drehachse X herum. Der Antriebsring 16 ist um die Drehachse X drehbar. Der Antriebsring 16 hat einen Hauptkörperabschnitt 161 und eine Vielzahl an (hier: elf) Befestigungsabschnitten 162, die von dem Hauptkörperabschnitt 161 vorragen. Die Befestigungsabschnitte 162 sind unter gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Der Befestigungsabschnitt 162 hat die beiden Befestigungselemente, die voneinander in der Umfangsrichtung separat (getrennt) sind.
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Die Düsenverbindungsplatte 15 hat eine Stabform (Stangenform). Das erste Ende der Düsenverbindungsplatte 15 ist an dem Ende der Düsenwelle 142 angebracht. Das zweite Ende der Düsenverbindungsplatte 15 ist an den Befestigungsabschnitt 162 des Antriebsrings 16 angebracht. Das zweite Ende der Düsenverbindungsplatte 15 ist zwischen zwei Befestigungselementen des Befestigungsabschnittes 162 angeordnet. Wenn der Antriebsring 16 sich um die Drehachse X dreht, indem er eine Antriebskraft von der Außenseite empfängt, bewegt sich das zweite Ende der Düsenverbindungsplatte 15, das an dem Befestigungsabschnitt 162 befestigt ist, sich entlang der Umfangsrichtung gemäß der Drehung des Antriebsrings 16. Demgemäß dreht sich die Düsenverbindungsplatte 15 um die Achse X2 der Düsenwelle 142. Wenn die Düsenverbindungsplatte 15 sich dreht, dreht sich die Düsenwelle 142, die an dem ersten Ende der Düsenverbindungsplatte 15 befestigt ist, um die Achse X2. Gemäß dieser Drehung dreht sich der Düsenhauptkörper 141, der an dem ersten Ende der Düsenwelle 142 angebracht ist.
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Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist in dem Turbolader 1 die CC-Platte 11 an der Seite angeordnet, die zu dem Lagergehäuse 4 in Bezug auf den Düsenring 12 entgegengesetzt ist. Das heißt die CC-Platte 11 ist an einer Position angeordnet, die näher zu dem durch das Turbinengehäuse 6 strömenden Abgas als der Düsenring 12 ist. Da demgemäß die CC-Platte 11 einer höheren Temperaturumgebung als der Düsenring 12 ausgesetzt ist, kann eine thermische Verformung zunehmen. Hierbei ist die Dicke T1 der CC-Platte 11 größer als die Dicke T2 des Düsenrings 12. Demgemäß wird vermieden, dass die thermische Verformung der CC-Platte 11 größer wird als die thermische Verformung des Düsenrings 12. Somit ist es möglich, zu vermeiden, dass eine Last auf den CC-Stift 13 aufgebracht wird aufgrund eines Unterschiedes im Verformungsbetrag zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12. Somit kann gemäß dem Turbolader 1 die Zuverlässigkeit sichergestellt werden.
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Des Weiteren ist der erste Wellenabschnitt 18 des CC-Stiftes 13 in dem ersten Durchgangsloch 11c angeordnet, und der zweite Wellenabschnitt 19 des CC-Stiftes 13 ist in dem zweiten Durchgangsloch 12c angeordnet. Außerdem hat der erste Wellenabschnitt 18 einen ersten fixierten Abschnitt 182, der an der CC-Platte 11 durch Verstemmen fixiert ist, und der zweite Wellenabschnitt 19 hat einen zweiten fixierten Abschnitt 192, der an dem Düsenring 12 durch Verstemmen fixiert ist. Demgemäß verbindet der CC-Stift 13 die CC-Platte 11 mit dem Düsenring 12 und definiert den Abstand D zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12. Hierbei ist die Länge T8 ersten Wellenabschnittes 18 gleich der Länge T9 des zweiten Wellenabschnittes 19. Somit kann selbst dann, wenn die Richtung des CC-Stiftes 13 umgekehrt wird, das heißt der erste Wellenabschnitt 18 in dem zweiten Durchgangsloch 12c angeordnet wird und der zweite Wellenabschnitt 19 in dem ersten Durchgangsloch 11c angeordnet wird, der CC-Stift 13 die CC-Platte 11 mit dem Düsenring 12 verbinden und den Abstand D zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12 definieren. Demgemäß wird gemäß dem Turbolader 11 ein fehlerhaftes Einbauen des CC-Stiftes 13 verhindert und die Produktivität wird verbessert. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß dem Turbolader 1 möglich, die Zuverlässigkeit sicherzustellen und gleichzeitig die Produktivität zu verbessern.
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Die CC-Platte 11 hat die erste Innenfläche 11a, die dem Düsenring 12 zugewandt ist, und die erste Außenfläche 11b, die an der Seite angeordnet ist, die zu der ersten Innenfläche 11a entgegengesetzt ist. Die erste Außenfläche 11b der CC-Platte 11 ist mit dem Vertiefungsabschnitt 11d versehen, der mit dem ersten Durchgangsloch 11c in Kommunikation steht. Die Dicke T3 zwischen der ersten Innenfläche 11a und der Bodenfläche 11e des Vertiefungsabschnittes 11d ist gleich der Dicke T2 des Düsenrings 12. Daher werden der erste fixierte Abschnitt 182 und der zweite fixierte Abschnitt 192 mit Leichtigkeit in dem ersten Wellenabschnitt 18 und dem zweiten Wellenabschnitt 19 ausgebildet.
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Nachstehend ist ein Verfahren zum Herstellen des Mechanismus 10 mit variablem Fassungsvermögen unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben. Zunächst werden die CC-Platte 11, der Düsenring 12 und der CC-Stift 13 vorbereitet (der erste Schritt). Genauer gesagt wird, wie dies in 4 gezeigt ist, zunächst der CC-Stift 13 vorbereitet. Zu diesem Zeitpunkt sind der erste fixierte Abschnitt 182 und der zweite fixierte Abschnitt 192 des CC-Stiftes 13 nicht ausgebildet. Das heißt der erste Wellenabschnitt 18 und der zweite Wellenabschnitt 19 sind nicht durch Verstemmen gestaucht. Die Länge des ersten Wellenabschnittes 18 ist zu diesem Zeitpunkt gleich der Länge des zweiten Wellenabschnittes 19.
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Als Nächstes werden, wie dies in 5A gezeigt ist, die CC-Platte 11 (nicht gezeigt) und der Düsenring 12 vorbereitet. Nach dem ersten Schritt wird der erste Wellenabschnitt 18 in das erste Durchgangsloch 11c eingeführt, wird der erste Wellenabschnitt 18 an der CC-Platte 11 fixiert, wird der zweite Wellenabschnitt 19 in das zweite Durchgangsloch 12c eingeführt und wird der zweite Wellenabschnitt 19 an dem Düsenring 12 fixiert (der zweite Schritt). Demgemäß werden die CC-Platte 11 und der Düsenring 12 miteinander verbunden, und der Abstand D zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12 wird definiert.
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Genauer gesagt wird, wie dies in 5B gezeigt ist, zuerst der CC-Stift 13 an dem Düsenring 12 befestigt. Der zweite Wellenabschnitt 19 des CC-Stiftes 13 wird in das zweite Durchgangsloch 12c des Düsenrings 12 eingeführt. Der zweite Wellenabschnitt 19 wird in das zweite Durchgangsloch 12c so eingeführt, dass das zweite Ende 17b des Hauptkörperabschnittes 17 mit der zweiten Innenfläche 12a des Düsenrings 12 in Kontakt steht (siehe 3).
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Danach wird, wie dies in 6A gezeigt ist, der Düsenflügel 14 an dem Düsenring 12 befestigt. Genauer gesagt wird die Düsenwelle 142 des Düsenflügels 14 (siehe 3) in das dritte Durchgangsloch 12g des Düsenrings 12 eingeführt. Die Düsenwelle 142 wird in das dritte Durchgangsloch 12g so eingeführt, dass der Düsenhauptkörper 141 an der Seite der zweiten Innenfläche 12a des Düsenrings 12 angeordnet ist (siehe 3).
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Danach wird, wie dies in 6B gezeigt ist, die CC-Platte 11 an dem CC-Stift 13 befestigt. Genauer gesagt wird ermöglicht, dass die erste Innenfläche 11a der CC-Platte 11 der zweiten Innenfläche 12a des Düsenrings 12 so zugewandt ist, dass der erste Wellenabschnitt 18 des CC-Stiftes 13 in das erste Durchgangsloch 11c der CC-Platte 11 eingeführt wird. Die CC-Platte 11 wird so angeordnet, dass die erste Innenfläche 11a mit dem ersten Ende 17a des Hauptkörperabschnittes 17 des CC-Stiftes 13 in Kontakt steht (siehe 3).
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Als Nächstes wird das Ende des ersten Wellenabschnittes 18 des CC-Stiftes 13 durch Verstemmen gestaucht, um den ersten fixierten Abschnitt 182 auszubilden (siehe 3). Als Nächstes wird das Ende des zweiten Wellenabschnittes 19 des CC-Stiftes 13 durch Verstemmen gestaucht, um den zweiten fixierten Abschnitt 192 auszubilden (siehe 3). Demgemäß verbindet der CC-Stift 13 die CC-Platte 11 mit dem Düsenring 12 und definiert den Abstand D (siehe 3) zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12.
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Als Nächstes wird der Antriebsring 16 an dem Düsenring 12 befestigt (siehe 3). Genauer gesagt wird der Antriebsring 16 an der Seite, die zu der CC-Platte 11 in Bezug auf den Düsenring 12 entgegengesetzt ist, so angeordnet, dass der Antriebsring 16 den Vorsprungsabschnitt 121 des Düsenrings 12 in der Umfangsrichtung umgibt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Befestigungsabschnitt 162 des Antriebsrings 16 an der Seite angeordnet, die zu dem Düsenring 12 in Bezug auf den Hauptkörperabschnitt 161 des Antriebsrings 16 entgegengesetzt ist. Als Nächstes wird die Düsenverbindungsplatte 15 an dem Antriebsring 16 und dem Düsenflügel 14 befestigt (siehe 3). Genauer gesagt wird das zweite Ende der Düsenverbindungsplatte 15 zwischen zwei Befestigungselementen des Befestigungsabschnittes 162 angeordnet und dann wird das erste Ende der Düsenverbindungsplatte 15 an dem Ende der Düsenwelle 142 des Düsenflügels 14 befestigt.
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Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist in dem Verfahren zum Herstellen des Mechanismus 10 mit variablem Fassungsvermögen in dem ersten Schritt die Länge des ersten Wellenabschnittes 18 gleich der Länge des zweiten Wellenabschnittes 19. Somit kann selbst dann, wenn die Richtung des CC-Stiftes 13 umgekehrt wird, das heißt, der erste Wellenabschnitt 18 und das zweite Durchgangsloch 12c eingeführt wird und der zweite Wellenabschnitt 19 in das erste Durchgangsloch 11c eingeführt wird im zweiten Schritt, der CC-Stift 13 die Verbindungsplatte 11 mit dem Düsenring 12 verbinden und den Abstand D zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12 definieren. Somit wird gemäß dem Verfahren zum Herstellen des Mechanismus 10 mit variablem Fassungsvermögen der fehlerhafte Einbau des CC-Stiftes 13 verhindert, und die Produktivität wird verbessert.
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Da in dem zweiten Schritt der erste Wellenabschnitt 18 an der CC-Platte 11 durch Verstemmen fixiert wird, um den ersten fixierten Abschnitt 182 auszubilden, und der zweite Wellenabschnitt 19 an dem Düsenring 12 durch Verstemmen fixiert wird, um den zweiten fixierten Abschnitt 192 auszubilden, ist die Länge des ersten Wellenabschnittes 18, der den ersten fixierten Abschnitt 182 aufweist, gleich der Länge des zweiten Wellenabschnittes 19, der den zweiten fixierten Abschnitt 192 aufweist. In diesem Fall wird nicht nur das fehlerhafte Einbauen des CC-Stiftes 13 vor dem Verstemmen (dem ersten Schritt) verhindert, sondern es werden auch der erste fixierte Abschnitt 182 und der zweite fixierte Abschnitt 192 unter gleicher Bedingung nach dem Verstemmen (dem zweiten Schritt) ausgebildet. Dies verbessert die Zuverlässigkeit des Erzeugnisses.
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Obwohl vorstehend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Die erste Außenfläche 11b der CC-Platte 11 muss nicht mit dem Vertiefungsabschnitt 11d versehen sein. Beispielsweise kann ein Abstandshalter an der zweiten Außenfläche 12b des Düsenrings 12 so vorgesehen sein, dass eine Öffnung an der Seite der zweiten Außenfläche 12b des zweiten Durchgangslochs 12c umgeben ist. Die Dicke T1 der CC-Platte 11 ist gleich der Summe aus der Dicke T2 des Düsenrings 12 und der Dicke des Abstandshalters. Auch in einem derartigen Fall wird das fehlerhafte Einbauen des CC-Stiftes 13 verhindert, und die Produktivität wird verbessert in ähnlicher Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Des Weiteren werden der erste fixierte Abschnitt 182 und der zweite fixierte Abschnitt 192 mit Leichtigkeit in dem ersten Wellenabschnitt 18 und dem zweiten Wellenabschnitt 19 ausgebildet.
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Die erste Außenfläche 11b der CC-Platte 11 muss nicht mit dem Vertiefungsabschnitt 11d versehen sein und die zweite Außenfläche 12b des Düsenrings 12 muss nicht mit dem Abstandshalter versehen sein. Beispielsweise kann das erste Durchgangsloch 11c sich von der ersten Innenfläche 11a der CC-Platte 11 zu der ersten Außenfläche 11b erstrecken, und der erste abgeschrägte Abschnitt 11f kann an der ersten Außenfläche 11b ausgebildet sein. In diesem Fall kann der erste fixierte Abschnitt 182 an der Seite der ersten Innenfläche 11a in Bezug auf den ersten abgeschrägten Abschnitt 11f ausgebildet werden.
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In dem Verfahren zum Herstellen des Mechanismus 10 mit variablem Fassungsvermögen ist ein Beispiel, bei dem der CC-Stift 13 zuerst an dem Düsenring 12 befestigt wird, beschrieben worden, jedoch kann der CC-Stift 13 zuerst an der CC-Platte 11 befestigt werden. Genauer gesagt wird der erste Wellenabschnitt 18 des CC-Stiftes 13 in das erste Durchgangsloch 11c der CC-Platte 11 eingeführt. Der erste Wellenabschnitt 18 wird in das erste Durchgangsloch 11c so eingeführt, dass das erste Ende 17a des Hauptkörperabschnittes 17 mit der ersten Innenfläche 11a der CC-Platte 11 in Kontakt gelangt. Des Weiteren kann der CC-Stift 13 an der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12 gleichzeitig befestigt werden. Genauer gesagt kann, nachdem der Düsenflügel 14 zuerst an dem Düsenring 12 befestigt worden ist, der erste Wellenabschnitt 18 in das erste Durchgangsloch 11c so eingeführt werden, dass das erste Ende 17a des Hauptkörperabschnittes 17 mit der ersten Innenfläche 11a der CC-Platte 11 in Kontakt steht, und der zweite Wellenabschnitt 19 kann in das zweite Durchgangsloch 12c so eingeführt werden, dass das zweite Ende 17b des Hauptkörperabschnittes 17 mit der zweiten Innenfläche 12a des Düsenrings 12 in Kontakt steht.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen des Mechanismus 10 mit variablem Fassungsvermögen ist ein Beispiel, bei dem der zweite fixierte Abschnitt 192 nach dem Ausbilden des ersten fixierten Abschnittes 182 ausgebildet worden ist, beschrieben worden, jedoch kann der erste fixierte Abschnitt 182 nach dem Ausbilden des zweiten fixierten Abschnittes 192 ausgebildet werden. Des Weiteren können der erste fixierte Abschnitt 182 und der zweite fixierte Abschnitt 192 gleichzeitig ausgebildet werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Zuverlässigkeit sicherzustellen und die Produktivität gleichzeitig zu verbessern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Turbolader
- 2
- Turbine
- 4
- Lagergehäuse
- 5
- Turbinenrad
- 6
- Turbinengehäuse
- 10
- Mechanismus mit variablem Fassungsvermögen
- 11
- CC-Platte (erste Platte)
- 11a
- erste Innenfläche
- 11b
- erste Außenfläche
- 11c
- erstes Durchgangsloch
- 11d
- Vertiefungsabschnitt
- 11e
- Bodenfläche
- 12
- Düsenring (zweite Platte)
- 12a
- zweite Innenfläche
- 12b
- zweite Außenfläche
- 12c
- zweites Durchgangsloch
- 13
- CC-Stift (Verbindungselement)
- 17
- Hauptkörperabschnitt
- 17a
- erstes Ende
- 17b
- zweites Ende
- 18
- erster Wellenabschnitt
- 182
- erster fixierter Abschnitt
- 19
- zweiter Wellenabschnitt
- 192
- zweiter fixierter Abschnitt
- T1
- Dicke
- T2
- Dicke
- T3
- Dicke
- T7
- Länge
- T8
- Länge
- D
- Abstand
- X
- Drehachse
- X1
- Achse
