DE112022001022T5

DE112022001022T5 - Turbine und Turbolader

Info

Publication number: DE112022001022T5
Application number: DE112022001022.3T
Authority: DE
Inventors: Kenichi SEGAWA; Hayato Shibayama; Takao ASAKAWA; Kengo IKEDA; Naotoshi Shimizu; Taiki YOSHIZAKI; Ryosuke Miyao
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2021-06-08
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-11-30
Also published as: WO2022259779A1; CN116981838A; JPWO2022259779A1; JP7485222B2; US20240084715A1

Abstract

Eine Turbine weist ein Turbinenrad; ein Turbinengehäuse, das einen Strömungspfad aufweist, durch welchen ein Gas strömt, das von einem Einlassanschluss aufgenommen wird; einen Variable-Geometrie-Mechanismus, der innerhalb des Turbinengehäuses angeordnet ist und konfiguriert ist, das Gas aufzunehmen und das Gas zu dem Turbinenrad zu führen, wobei der Variable-Geometrie-Mechanismus einen scheibenförmigen Düsenring und Düsenleitschaufeleinheiten hat, die jeweils eine Düsenleitschaufel, die auf einer Seite einer Hauptfläche des Düsenrings angeordnet ist, eine Düsenwelle, die sich von der Düsenleitschaufel erstreckt und durch den Düsenring geht, und eine Düsenkoppelplatte aufweisen, die auf einer Seite einer Rückfläche des Düsenrings angeordnet ist und mit einem distalen Ende der Düsenwelle verbunden ist; und eine Scheibenfeder auf, die in Kontakt mit den Düsenleitschaufeleinheiten ist und eine Kraft in einer Richtung einer Düsenachse aufbringt. Die Düsenleitschaufel liegt durch die Kraft an einem Abschnitt an, der der Düsenleitschaufel zugewandt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Turbine und einen Turbolader.
Stand der Technik
Patentliteratur 1 offenbart einen Turbolader, der einen Variable-Geometrie-Mechanismus aufweist. Der Variable-Geometrie-Mechanismus steuert die Strömungsrate eines Abgases, das aus einem Schneckenströmungspfad zu einer Turbine zugeführt wird. Der Variable-Geometrie-Mechanismus passt die Strömungsrate des Abgases an, indem der Winkel von Düsenleitschaufeln angepasst wird, um die Querschnittsfläche des Strömungspfads zu ändern, durch welchen das Abgas strömt.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-207534
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Eine Verbesserung der Zuverlässigkeit wird bei einer Turbine gewünscht, die einen Variable-Geometrie-Mechanismus aufweist, sodass die Turbine in der Lage ist, in verschiedenen Nutzungsumgebungen eine gewünschte Leistung vorzuweisen. Eine unregelmäßige äußere Kraft, die auf den Variable-Geometrie-Mechanismus aufgebracht wird, verursacht eine Verringerung der Zuverlässigkeit. Beispielsweise ist der Variable-Geometrie-Mechanismus auf einem Pfad angeordnet, der das Abgas, das aus einer Kraftmaschine abgegeben wird, zu einem Turbinenrad führt. Der Zustand des Abgases variiert in Abhängigkeit des Betriebszustands der Kraftmaschine. Komponenten, die den Variable-Geometrie-Mechanismus ausbilden, werden durch die Änderungen des Zustands des Abgases beeinflusst. Die Komponenten, die den Variable-Geometrie-Mechanismus ausbilden, werden zudem durch Vibrationen oder einen Stoß beeinflusst, die durch die Turbine erfahren werden.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Turbine, die in der Lage ist, eine Zuverlässigkeit zu verbessern, und einen Turbolader, der die Turbine aufweist.
Lösung des Problems
Eine Turbine eines Aspekts der vorliegenden Offenbarung weist ein Turbinenrad; ein Gehäuse, das einen Strömungspfad aufweist, durch welchen ein Gas strömt, das von einem Einlassanschluss aufgenommen wird; einen Variable-Geometrie-Mechanismus, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und konfiguriert ist, das Gas aus dem Strömungspfad aufzunehmen und das Gas zu dem Turbinenrad zu führen, wobei der Variable-Geometrie-Mechanismus einen scheibenförmigen Düsenring, der eine Hauptfläche, die dem Turbinenrad zugewandt ist, und eine Rückfläche hat, und Düsenleitschaufeleinheiten hat, die jeweils eine Düsenleitschaufel, die auf einer Seite der Hauptfläche des Düsenrings angeordnet ist, eine Düsenwelle, die sich von der Düsenleitschaufel erstreckt und durch den Düsenring geht, und eine Düsenkoppelplatte aufweisen, die auf einer Seite der Rückfläche des Düsenrings angeordnet ist und mit einem distalen Ende der Düsenwelle verbunden ist; und ein Vorspannelement auf, das in Kontakt mit den Düsenleitschaufeleinheiten ist und eine Vorspannungskraft in einer Axialrichtung der Düsenwelle aufbringt. Die Düsenleitschaufel liegt durch die Vorspannungskraft an einem Abschnitt an, der der Düsenleitschaufel zugewandt ist.
Wirkungen der Erfindung
Die Turbine und der Turbolader der vorliegenden Offenbarung sind in der Lage, eine Zuverlässigkeit zu verbessern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Schnittansicht eines Turboladers, der eine Turbine einer ersten Ausführungsform aufweist.
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Variable-Geometrie-Mechanismus und ein Vorspannelement darstellt, die in 1 gezeigt sind.
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptteilen des Variable-Geometrie-Mechanismus und des Vorspannelements der Turbine der ersten Ausführungsform.
4 ist eine Draufsicht des Variable-Geometrie-Mechanismus und des Vorspannelements der Turbine der ersten Ausführungsform.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptteilen eines Variable-Geometrie-Mechanismus und eines Vorspannelements einer Turbine einer zweiten Ausführungsform.
6 ist eine Draufsicht des Variable-Geometrie-Mechanismus und des Vorspannelements der Turbine der zweiten Ausführungsform.
7 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptteilen eines Variable-Geometrie-Mechanismus und eines Vorspannelements einer Turbine einer dritten Ausführungsform.
8 ist eine Draufsicht des Variable-Geometrie-Mechanismus und des Vorspannelements der Turbine der dritten Ausführungsform.
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptteilen eines Variable-Geometrie-Mechanismus und eines Vorspannelements einer Turbine einer vierten Ausführungsform.
10 ist eine Draufsicht des Variable-Geometrie-Mechanismus und des Vorspannelements der Turbine der vierten Ausführungsform.
11 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptteilen eines Variable-Geometrie-Mechanismus und eines Vorspannelements einer Turbine einer ersten Variation.
12 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptteilen eines Variable-Geometrie-Mechanismus und eines Vorspannelements einer Turbine einer zweiten Variation.
13 ist eine Schnittansicht eines Turboladers, der eine Turbine einer dritten Variation aufweist.
14 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptteilen eines Variable-Geometrie-Mechanismus und eines Vorspannelements einer Turbine einer vierten Variation.

Beschreibung der Ausführungsformen
Eine Turbine eines Aspekts der vorliegenden Offenbarung weist ein Turbinenrad; ein Gehäuse, das einen Strömungspfad aufweist, durch welchen ein Gas strömt, das von einem Einlassanschluss aufgenommen wird; einen Variable-Geometrie-Mechanismus, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und konfiguriert ist, das Gas aus dem Strömungspfad aufzunehmen und das Gas zu dem Turbinenrad zu führen, wobei der Variable-Geometrie-Mechanismus einen scheibenförmigen Düsenring, der eine Hauptfläche, die dem Turbinenrad zugewandt ist, und eine Rückfläche hat, und Düsenleitschaufeleinheiten hat, die jeweils eine Düsenleitschaufel, die auf einer Seite der Hauptfläche des Düsenrings angeordnet ist, eine Düsenwelle, die sich von der Düsenleitschaufel erstreckt und durch den Düsenring geht, und eine Düsenkoppelplatte aufweisen, die auf einer Seite der Rückfläche des Düsenrings angeordnet ist und mit einem distalen Ende der Düsenwelle verbunden ist; und ein Vorspannelement auf, das in Kontakt mit den Düsenleitschaufeleinheiten ist und eine Vorspannungskraft in einer Axialrichtung der Düsenwelle aufbringt. Die Düsenleitschaufel liegt durch die Vorspannungskraft an einem Abschnitt an, der der Düsenleitschaufel zugewandt ist.
Die Turbine weist das Vorspannelement auf, das eine Vorspannungskraft, die in die Axialrichtung der Düsenwelle gerichtet ist, auf die Düsenleitschaufeleinheiten aufbringt. Die Düsenleitschaufeleinheiten, auf welche die Vorspannungskraft aufgebracht wird, liegen an dem Abschnitt an, der der Düsenleitschaufel zugewandt ist. Nur eine Drehung um die Düsenwelle ist als die Bewegung jeder Düsenleitschaufeleinheit in Bezug auf den Düsenring möglich. Eine andere Bewegung der Düsenleitschaufeleinheiten, wie etwa ein unbeabsichtigtes Taumeln, wird unterdrückt. Dementsprechend tritt eine unregelmäßige Bewegung der Düsenleitschaufeleinheiten in Bezug auf den Düsenring nicht auf, sogar wenn die Düsenleitschaufeln eine unregelmäßige äußere Kraft aufnehmen. Der Zustand der Komponentengruppe, die den Variable-Geometrie-Mechanismus ausbildet, kann bevorzugt beibehalten werden, sodass ein Zustand, in welchem der Variable-Geometrie-Mechanismus in der Lage ist, eine gewünschte Leistung vorzuweisen, beibehalten werden kann. Die Zuverlässigkeit der Turbine, die den Variable-Getriebe-Mechanismus aufweist, kann somit verbessert werden.
Der Variable-Geometrie-Mechanismus kann ferner ein Scheibenelement haben, das zusammen mit dem Düsenring die Düsenleitschaufeln zwischenordnet. Der Abschnitt, der der Düsenleitschaufel zugewandt ist, kann das Scheibenelement sein. Das Scheibenelement ermöglicht, einen Abstand von dem Scheibenelement zu dem Düsenring präzise einzustellen. Das Scheibenelement ermöglicht zudem, einen Spalt präzise einzustellen, der zwischen der Düsenleitschaufel und dem Scheibenelement ausgebildet ist. Das Scheibenelement ermöglicht ferner, eine Vorspannungskraft präzise einzustellen, die in der Lage ist, die Erzeugung einer unregelmäßigen Bewegung der Düsenleitschaufel zu unterdrücken, ohne eine Drehbewegung der Düsenleitschaufel um die Düsenwelle einzuschränken.
Das Gehäuse kann eine Strömungspfadfläche aufweisen, die einer Endfläche der Düsenleitschaufel zugewandt ist, die entgegengesetzt zu einer Endfläche ist, an welcher die Düsenwelle vorgesehen ist. Der Abschnitt, der der Düsenleitschaufel zugewandt ist, kann die Strömungspfadfläche des Gehäuses sein. Eine solche Konfiguration beseitigt den Bedarf nach einer separaten Komponente, mit welcher die Düsenleitschaufel in Kontakt gelangt. Dementsprechend kann die Turbine eine einfache Konfiguration haben.
Ein Abstand von dem Düsenring entlang der Axialrichtung zu der Düsenkoppelplatte kann größer sein als ein Abstand von der Düsenleitschaufel entlang der Axialrichtung zu dem Abschnitt, der der Düsenleitschaufel zugewandt ist. Die Düsenleitschaufel kann zuverlässig in Kontakt mit dem Abschnitt gebracht werden, der der Düsenschaufel zugewandt ist.
Die Düsenkoppelplatte kann eine erste Region, die bei Betrachtung in einer Axialrichtung mit der Düsenleitschaufel überlappt, und eine zweite Region aufweisen, die mit der Düsenleitschaufel nicht überlappt. Ein Abschnitt, bei welchem das Vorspannelement in Kontakt mit der Düsenkoppelplatte ist, kann in der ersten Region positioniert sein. Bei einer solchen Konfiguration wird die Vorspannungskraft durch das Vorspannelement auf eine Region aufgebracht, die nahe der Düsenwelle ist. Ein Abstand von einem Verbindungsabschnitt zwischen der Düsenkoppelplatte und der Düsenwelle zu der Position an der Düsenkoppelplatte, an welcher die Vorspannungskraft wirkt, wird verringert. Ein Moment, welches versucht, die Düsenleitschaufeleinheit in Bezug auf eine Drehachse der Düsenwelle zu kippen, wird verringert. Eine Reibungskraft zwischen der Düsenwelle und einer Innenumfangsfläche eines Durchgangslochs des Düsenrings wird verringert, sodass eine Bewegung der Düsenleitschaufel zum Steuern einer Strömungspfadquerschnittsfläche bevorzugt beibehalten werden kann.
Die Düsenkoppelplatte kann eine erste Region, die bei Betrachtung in der Axialrichtung mit der Düsenleitschaufel überlappt, und eine zweite Region aufweisen, die nicht mit der Düsenleitschaufel überlappt. Der Abschnitt, bei welchem das Vorspannelement in Kontakt mit der Düsenkoppelplatte ist, kann in der zweiten Region positioniert sein. Bei einer solchen Konfiguration wird die Vorspannungskraft auf eine Region aufgebracht, die entfernt von der Düsenwelle ist. Der Abstand von der Position, bei welcher die Düsenwelle mit der Düsenkoppelplatte verbunden ist, zu der Position auf der Düsenkoppelplatte, an welcher die Vorspannungskraft wirkt, wird vergrößert. Das Moment, welches versucht, die Düsenleitschaufeleinheit in Bezug auf die Drehachse der Düsenwelle zu kippen, wird vergrößert. Die Reibungskraft, die durch die Düsenwelle erzeugt wird, die in Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs des Düsenrings gelangt, wird vergrößert. Dementsprechend wird eine Bewegung, wie etwa ein unbeabsichtigtes Taumeln, weiter unterdrückt.
Eine Turbine eines anderen Aspekts der vorliegenden Offenbarung weist ein Turbinenrad; ein Gehäuse, das einen Strömungspfad aufweist, durch welchen ein Gas strömt, das von einem Einlassanschluss aufgenommen wird; einen Variable-Geometrie-Mechanismus, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und konfiguriert ist, das Gas aus dem Strömungspfad aufzunehmen und das Gas zu dem Turbinenrad zu führen, wobei der Variable-Geometrie-Mechanismus einen scheibenförmigen Düsenring, der eine Hauptfläche, die dem Turbinenrad zugewandt ist, und eine Rückfläche hat, und Düsenleitschaufeleinheiten hat, die jeweils eine Düsenleitschaufel, die auf einer Seite der Hauptfläche des Düsenrings angeordnet ist, eine Düsenwelle, die sich von der Düsenleitschaufel erstreckt und durch den Düsenring geht, und eine Düsenkoppelplatte aufweisen, die auf einer Seite der Rückfläche des Düsenrings angeordnet ist und mit einem distalen Ende der Düsenwelle verbunden ist; und ein Vorspannelement auf, das in Kontakt mit den Düsenleitschaufeleinheiten ist und eine Vorspannungskraft in einer Radialrichtung der Düsenwelle aufbringt. Die Düsenwelle liegt an einer Innenumfangsfläche eines Durchgangslochs des Düsenrings an.
Die Düsenwelle liegt an der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs des Düsenrings an. Im Ergebnis ist nur eine Drehung um die Düsenwelle als die Bewegung jeder Düsenleitschaufeleinheit in Bezug auf den Düsenring möglich. Das heißt, eine andere Bewegung der Düsenleitschaufeleinheiten, wie etwa ein unbeabsichtigtes Taumeln, wird unterdrückt. Dementsprechend tritt eine unregelmäßige Bewegung der Düsenleitschaufeleinheiten nicht auf, sogar wenn die Düsenleitschaufeln eine unregelmäßige Kraft aufnehmen. Der Zustand der Komponentengruppe, die den Variable-Geometrie-Mechanismus ausbildet, kann bevorzugt beibehalten werden, sodass der Zustand beibehalten werden kann, in welchem der Variable-Geometrie-Mechanismus in der Lage ist, eine gewünschte Leistung vorzuweisen. Die Zuverlässigkeit der Turbine, die den Variable-Geometrie-Mechanismus aufweist, kann somit verbessert werden.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Turbolader, der die obige Turbine aufweist. Der Turbolader weist die obige Turbine auf, sodass er in der Lage ist, die Zuverlässigkeit zu verbessern.
Der Turbolader, der die Turbine der vorliegenden Offenbarung aufweist, wird unten im Einzelnen in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen werden den gleichen Elementen die gleichen Bezugszeichen gegeben und eine redundante Beschreibung wird weggelassen.
<Erste Ausführungsform>
Wie in 1 dargestellt ist, ist ein Turbolader 1 von der Bauart einer variablen Geometrie. Der Turbolader 1 wird beispielsweise auf eine Brennkraftmaschine eines Schiffs oder eines Fahrzeugs angewandt. Der Turbolader 1 hat eine Turbine 10 und einen Verdichter 20. Die Turbine 10 hat ein Turbinengehäuse 11, ein Turbinenrad 12, einen Variable-Geometrie-Mechanismus 30 und ein Lagergehäuse 3. Der Verdichter 20 hat ein Verdichtergehäuse 21 und ein Verdichterrad 22.
Das Turbinenrad 12 ist an einem ersten Endabschnitt einer Welle 2 vorgesehen. Das Verdichterrad 22 ist an einem zweiten Endabschnitt der Welle 2 vorgesehen. Das Lagergehäuse 3 ist zwischen dem Turbinengehäuse 11 und dem Verdichtergehäuse 21 vorgesehen. Ein Lager 4 ist in dem Lagergehäuse 3 angeordnet. Die Welle 2 ist über das Lager 4 durch das Lagergehäuse 3 drehbar abgestützt.
Das Turbinengehäuse 11 hat einen Einlassanschluss 11R, einen Schneckenströmungspfad 13 und einen Auslassanschluss 14. Der Einlassanschluss 11R nimmt ein Abgas, das aus der Brennkraftmaschine abgegeben wird, in das Turbinengehäuse 11 auf. Der Schneckenströmungspfad 13 erstreckt sich in einer Umfangsrichtung um eine Drehachse AX um das Turbinenrad 12. Der Schneckenströmungspfad 13 führt das Gas, das von dem Einlassanschluss 11R aufgenommen wird, zu dem Turbinenrad 12. Das Abgas, das über den Variable-Geometrie-Mechanismus 30 zu dem Turbinenrad 12 geführt wird, dreht das Turbinenrad 12. Nach dem Drehen des Turbinenrads 12 strömt das Abgas durch den Auslassanschluss 14 aus dem Turbinengehäuse 11 heraus.
Insbesondere hat die Turbine 10 einen Verbindungsströmungspfad S. Der Verbindungsströmungspfad S führt das Abgas von dem Schneckenströmungspfad 13 zu dem Turbinenrad 12. Der Verbindungsströmungspfad S weist eine Vielzahl von Düsen auf. Die Vielzahl von Düsen sind durch eine Vielzahl von Düsenleitschaufeln 34 ausgebildet. Insbesondere ist eine Düse ein Raum, der von einem Paar der Düsenleitschaufeln 34, einer CC-Platte 31 und einem Düsenring 32 umgeben ist, welche unten weiter beschrieben sind. Die Vielzahl von Düsenleitschaufeln 34 sind auf einem Referenzkreis um die Drehachse AX äquidistant voneinander angeordnet. Jede Düsenleitschaufel 34 dreht um eine Düsenachse NX, die parallel zu der Drehachse AX ist. Eine Querschnittsfläche der Düsen wird durch die Drehung der Vielzahl von Düsenleitschaufeln 34 angepasst. Die Turbine 10 hat den Variable-Geometrie-Mechanismus 30 als einen Mechanismus zum Anpassen der Querschnittsfläche der Düsen.
Das Verdichtergehäuse 21 hat einen Schneckenströmungspfad 23, einen Ansauganschluss 24 und einen Abgabeanschluss 21R. Das Verdichterrad 22 dreht über die Welle 2 zusammen mit der Drehung des Turbinenrads 12. Das drehende Verdichterrad 22 saugt durch den Ansauganschluss 24 Außenluft an. Die angesaugte Luft wird verdichtet, indem sie durch das Verdichterrad 22 und den Schneckenströmungspfad 23 geht. Die Luft wird als verdichtete Luft aus dem Abgabeanschluss 21R abgegeben. Die verdichtete Luft wird der Brennkraftmaschine zugeführt.
Der Variable-Geometrie-Mechanismus 30 hat eine Freigangsteuerungsplatte und den Düsenring 32. Die Freigangsteuerungsplatte wird als eine „CC-Platte 31“ bezeichnet. Die CC-Platte 31 ist scheibenförmig. Der Düsenring 32 ist scheibenförmig. Eine Mittelachse der CC-Platte 31 stimmt mit einer Mittelachse des Düsenrings 32 überein. Die Mittelachse der CC-Platte 31 stimmt mit der Drehachse AX überein. Die Mittelachse des Düsenrings 32 stimmt mit der Drehachse AX überein. Die CC-Platte 31 ist in einer Richtung der Drehachse AX näher an dem Turbinengehäuse 11 positioniert. Der Düsenring 32 ist in der Richtung der Drehachse AX näher an dem Lagergehäuse 3 positioniert. Das Intervall zwischen der CC-Platte 31 und dem Düsenring 32 ist der Verbindungsströmungspfad S. Die Vielzahl von Düsenleitschaufeln 34 sind zwischen der CC-Platte 31 und dem Düsenring 32 angeordnet.
Wie in 2 dargestellt ist, hat der Variable-Geometrie-Mechanismus 30 die CC-Platte 31, den Düsenring 32, einen Freigangsteuerungsstift und einen Antriebsring 35. Der Freigangsteuerungsstift wird als ein „CC-Stift 33“ bezeichnet. Der Variable-Geometrie-Mechanismus 30 hat zudem Düsenleitschaufeleinheiten 300.
Die CC-Platte 31 hat eine Plattenhauptfläche 31a, eine Plattenrückfläche 31b und ein Plattenloch 31h. Die Plattenhauptfläche 31a ist einer Innenfläche des Turbinengehäuses 11 zugewandt (siehe 1). Die Plattenrückfläche 31b ist dem Düsenring 32 zugewandt. Das Plattenloch 31h ist ein Durchgangsloch, das sich von der Plattenhauptfläche 31a zu der Plattenrückfläche 31b erstreckt. Die CC-Platte 31 ist mit einem Plattenstiftloch 31p versehen. Das Plattenstiftloch 31p weist eine Öffnung auf, die mindestens in der Plattenrückfläche 31b ausgebildet ist. Der CC-Stift 33 ist von der Öffnung, die in der Plattenrückfläche 31b ausgebildet ist, in das Plattenstiftloch 31p eingesetzt.
Der Düsenring 32 hat einen Düsenringkörper 32d und einen Düsenringflansch 32f. Der Düsenringkörper 32d ist ein Zylinderabschnitt. Der Düsenringkörper 32d hat eine Vielzahl von Düsenwellenlöchern 32s. Die Düsenwellenlöcher 32s sind Durchgangslöcher. Die Intervalle zwischen der Vielzahl von Düsenwellenlöchern 32s in der Umfangsrichtung sind zueinander gleich. Der Düsenringflansch 32f steht von einer außenumfangsseitigen Fläche des Düsenringkörpers 32d in einer Radialrichtung vor. Der Düsenringflansch 32f hat ein Flanschstiftloch 32p. Eine Mittelachse des Flanschstiftlochs 32p stimmt mit einer Mittelachse des Plattenstiftlochs 31p überein.
Der Düsenring 32 hat eine Düsenringhauptfläche 32a, eine Düsenringrückfläche 32b und ein Düsenringloch 32h. Die Düsenringhauptfläche 32a ist der CC-Platte 31 zugewandt. Die Düsenringhauptfläche 32a ist in eine Richtung des Turbinenrads 12 gerichtet. Die Düsenringrückfläche 32b weist eine Körperrückfläche 32b1 und eine Flanschrückfläche 32b2 auf. Die Körperrückfläche 32b1 ist eine Endfläche des Düsenringkörpers 32d. Die Körperrückfläche 32b1 ist in Richtung des Lagergehäuses 3 gerichtet. Öffnungen der Düsenwellenlöcher 32s sind in der Körperrückfläche 32b1 ausgebildet. Ein Abschnitt einer Düsenkoppelplatte 36 ist an der Körperrückfläche 32b1 angeordnet. Dementsprechend ist ein Abschnitt der Körperrückfläche 32b1 der Düsenkoppelplatte 36 zugewandt. Die Flanschrückfläche 32b2 ist eine Endfläche des Düsenringflanschs 32f. Die Flanschrückfläche 32b2 ist zudem in Richtung des Lagergehäuses 3 gerichtet. Der Antriebsring 35, welcher unten beschrieben ist, ist an der Flanschrückfläche 32b2 angeordnet. Dementsprechend ist die Flanschrückfläche 32b2 dem Antriebsring 35 zugewandt.
Der CC-Stift 33 verbindet die CC-Platte 31 mit dem Düsenring 32. Der CC-Stift 33 ist in das Plattenstiftloch 31p eingesetzt. Der CC-Stift 33 ist zudem in das Flanschstiftloch 32p eingesetzt. Der CC-Stift 33 definiert den Spalt zwischen der CC-Platte 31 und dem Düsenring 32.
Der Antriebsring 35 ist an dem Düsenringflansch 32f angeordnet. Insbesondere ist der Antriebsring 35 an der Flanschrückfläche 32b2 angeordnet. Der Antriebsring 35 ist ein um die Drehachse AX ringähnliches Element. Der Antriebsring 35 hat ein Antriebsringloch 35h. Der Antriebsring 35 umgibt den Düsenringkörper 32d, der in der Umfangsrichtung in dem Antriebsringloch 32h angeordnet ist. Der Antriebsring 35 ist koaxial zu dem Düsenring 32. Der Antriebsring 35 ist in Bezug auf den Düsenring 32 drehbar um die Drehachse AX.
Der Antriebsring 35 hat eine Antriebsringhauptfläche 35a und eine Antriebsringrückfläche 35b. Die Antriebsringhauptfläche 35a ist dem Düsenring 32 zugewandt. Insbesondere ist die Antriebsringhauptfläche 35a der Flanschrückfläche 32b2 des Düsenrings 32 zugewandt. Eine Vielzahl der Düsenkoppelplatten 36 sind an der Antriebsringrückfläche 35b angeordnet. Ein Abschnitt der Antriebsringrückfläche 35b ist den Düsenkoppelplatten 36 zugewandt. Eine Antriebskoppelplatte 38 ist zudem an der Antriebsringrückfläche 35b angeordnet.
Der Antriebsring 35 weist eine Verbindungsstelle 35J auf. Die Düsenkoppelplatte 36 ist in der Verbindungsstelle 35J eingepasst. Eine Vielzahl der Verbindungsstellen 35J sind in der Umfangsrichtung äquidistant vorgesehen. Jede Verbindungsstelle 35J weist ein Paar erhöhter Abschnitte 35J1 auf. Die erhöhten Abschnitte 35J1 stehen von der Antriebsringrückfläche 35b vor. Die erhöhten Abschnitte 35J1 stehen in Richtung des Lagergehäuses 3 vor. Ein distales Koppelplattenende 36e der Düsenkoppelplatte 36 ist zwischen einem Paar der erhöhten Abschnitte 35J1 eingepasst.
Die Düsenleitschaufeleinheiten 300 haben jeweils die Düsenleitschaufel 34, eine Düsenwelle 37 und die Düsenkoppelplatte 36. Eine Düsenleitschaufeleinheit 300 ist für jedes Düsenwellenloch 32s des Düsenrings 32 angeordnet. Eine Düsenleitschaufeleinheit 300 ist für jede Verbindungsstelle 35J des Antriebsrings 35 angeordnet. Die Intervalle zwischen den Düsenleitschaufeleinheiten 300 sind in der Umfangsrichtung gleich.
Wie in 3 dargestellt ist, ist die Düsenleitschaufel 34 zwischen der CC-Platte 31 und dem Düsenring 32 angeordnet. Die Düsenleitschaufel 34 weist eine Leitschaufelhauptfläche 34a und eine Leitschaufelrückfläche 34b auf. Die Leitschaufelhauptfläche 34a ist der Plattenrückfläche 31b der CC-Platte 31 zugewandt. Die Leitschaufelrückfläche 34b ist der Düsenringhauptfläche 32a des Düsenrings 32 zugewandt. Eine Länge von der Leitschaufelhauptfläche 34a entlang der Richtung der Düsenachse NX zu der Leitschaufelrückfläche 34b ist als eine Düsenleitschaufelbreite definiert. Ein Abstand von der Plattenrückfläche 31b der CC-Platte 31 zu der Düsenringhauptfläche 32a ist als eine Verbindungsströmungspfadbreite definiert. Die Verbindungströmungspfadbreite ist geringfügig größer als die Düsenleitschaufelbreite. Dementsprechend gibt es einen kleinen ersten Spalt C1 zwischen der Leitschaufelhauptfläche 34a und der Plattenrückfläche 31b. Darüber hinaus gibt es einen kleinen zweiten Spalt C2 zwischen der Leitschaufelrückfläche 34b und der Düsenringhauptfläche 32a. Die Düsenleitschaufel 34 ist in der Lage, sich in Bezug auf die CC-Platte 31 um die Länge des ersten Spalts C1 in der Richtung der Drehachse AX zu bewegen. Die Düsenleitschaufel 34 ist in der Lage, sich in Bezug auf den Düsenring 32 um die Länge des zweiten Spalts C2 in der Richtung der Drehachse AX zu bewegen.
Die Düsenwelle 37 ist an der Leitschaufelrückfläche 34b befestigt. Insbesondere weist die Düsenwelle 37 ein Düsenwellenbasisende 37f und ein distales Düsenwellenende 37e auf. Das Düsenwellenbasisende 37f ist an der Leitschaufelrückfläche 34b fixiert. Die Düsenwelle 37 geht durch das Düsenwellenloch 32s des Düsenrings 32. Das distale Düsenwellenende 37e ist bei einer Position angeordnet, die von der Körperrückfläche 32b1 des Düsenrings 32 vorsteht. Die Düsenwelle 37 weist eine Düsenwellenaußenumfangsfläche 37s auf. Die Düsenwellenaußenumfangsfläche 37s ist einer Innenumfangsfläche 32s1 des Düsenwellenlochs 32s zugewandt. Ein kleiner dritter Spalt C3, der der Düsenwelle 37 ermöglicht, zu drehen, ist zwischen der Innenumfangsfläche 32s1 und der Düsenwellenaußenumfangsfläche 37s vorhanden. Die Düsenkoppelplatte 36 ist an dem distalen Düsenwellenende 37e fixiert.
Die Düsenkoppelplatte 36 ist ein stabähnliches Element. Die Düsenkoppelplatte 36 weist eine Koppelplattenhauptfläche 36a und eine Koppelplattenrückfläche 36b auf. Die Düsenkoppelplatte 36 ist an der Düsenringrückfläche 32b angeordnet. Insbesondere weist die Düsenkoppelplatte 36 einen Abschnitt, der an der Körperrückfläche 32b1 angeordnet ist, und einen Abschnitt auf, der an der Flanschrückfläche 32b2 angeordnet ist. Die Koppelplattenhauptfläche 36a ist der Flanschrückfläche 32b2 des Düsenrings 32, der Antriebsringrückfläche 35b und der Körperrückfläche 32b1 des Düsenrings 32 zugewandt. Die Koppelplattenrückfläche 36b ist einer Lagergehäusehauptfläche 3a des Lagergehäuses 3 zugewandt. Die Koppelplattenrückfläche 36b ist zudem einer Scheibenfeder 39 zugewandt, die unten weiter beschrieben ist.
Die Düsenkoppelplatte 36 weist ein Koppelplattenbasisende 36f, welches ein erster Endabschnitt ist, und ein distales Koppelplattenende 36e auf, welches ein zweiter Endabschnitt ist. Das Koppelplattenbasisende 36f ist an der Körperrückfläche 32b1 angeordnet. Das Koppelplattenbasisende 36f ist mit einem Koppelplattenloch 36s versehen. Das distale Düsenwellenende 37e der Düsenwelle 37 ist in dem Koppelplattenloch 36s eingesetzt. Das distale Düsenwellenende 37e ist durch Nieten an der Düsenkoppelplatte 36 fixiert. Das distale Koppelplattenende 36e ist an der Flanschrückfläche 32b2 angeordnet. Das distale Koppelplattenende 36e ist in der Verbindungsstelle 35J eingepasst (siehe 2). Insbesondere ist das distale Koppelplattenende 36e zwischen einem Paar der erhöhten Abschnitte 35J1 angeordnet. Das distale Koppelplattenende 36e ist nicht an dem Paar der erhöhten Abschnitte 35J1 fixiert. Die Düsenkoppelplatte 36 ist nicht an dem Antriebsring 35 fixiert.
Wie oben beschrieben ist, ist die Düsenwelle 37 an der Düsenleitschaufel 34 fixiert. Die Düsenkoppelplatte 36 ist an der Düsenwelle 37 fixiert. Die Düsenleitschaufel 34, die Düsenwelle 37 und die Düsenkoppelplatte 36 können als die Düsenleitschaufeleinheit 300 betrachtet werden, welche eine Komponente ist.
Die Düsenkoppelplatte 36 schwenkt gemäß der Drehposition des Antriebsrings 35 in Bezug auf den Düsenring 32 um die Düsenachse NX. Die Düsenwelle 37 dreht gemäß dem Schwenken der Düsenkoppelplatte 36 um die Düsenachse NX. Die Düsenleitschaufel 34, die an der Düsenwelle 37 fixiert ist, schwenkt gemäß dem Schwenken der Düsenkoppelplatte 36 um die Düsenachse NX.
Jedoch kann sich die Düsenleitschaufeleinheit 300 auf eine Weise bewegen, die unterschiedlich von dem Obigen ist. Es gibt kleine Spalte zwischen der Düsenleitschaufeleinheit 300 und anderen Komponenten, die neben der Düsenleitschaufeleinheit 300 sind. Die Düsenleitschaufeleinheit 300 kann sich durch die Spalte zwischen der Düsenleitschaufeleinheit 300 und den anderen benachbarten Komponenten relativ bewegen. Die Düsenleitschaufeleinheit 300 kann nicht nur einer Kraft von dem Antriebsring 35, sondern zudem einer unbeabsichtigten äußeren Kraft ausgesetzt sein. Beispielsweise wird die Düsenleitschaufeleinheit 300 einer äußeren Kraft ausgesetzt, die über die Düsenleitschaufel 34 durch Abgaspulsationen verursacht wird. Darüber hinaus kann der Variable-Geometrie-Mechanismus 30, der die Düsenleitschaufeleinheiten 300 aufweist, zufällige Vibrationen oder einen Stoß von anderen Vorrichtungen, wie etwa der Brennkraftmaschine, erfahren. Die zufälligen Vibrationen oder ein Stoß, die auf die anderen benachbarten Komponenten wirken, werden in eine unbeabsichtigte äußere Kraft gewandelt. Die Spalte zwischen den Komponenten und die Wirkung der unbeabsichtigten äußeren Kraft können eine unbeabsichtigte Bewegung der Düsenleitschaufeleinheit 300 verursachen.
Die unbeabsichtigte Bewegung ist beispielhaft durch ein Taumeln der Düsenleitschaufeleinheit 300 dargestellt. Die unbeabsichtigte Bewegung ist nicht auf das Taumeln beschränkt. Ein Taumeln der Düsenleitschaufeleinheit 300 bezieht sich auf die Bewegung der Düsenwelle 37 als ob die Düsenleitschaufel 37 ihren Kopf schüttelt. Das Taumeln verursacht beispielsweise ein Phänomen, bei welchem das distale Koppelplattenende 36e der Düsenkoppelplatte 36 unregelmäßig und intermittierend auf die Verbindungsstelle 35J des Antriebsrings 35 trifft.
Das Taumeln wird durch das Vorhandensein der drei Spalte verursacht. Als erstes der erste Spalt C1 zwischen der Leitschaufelhauptfläche 34a der Düsenleitschaufel 34 und der Plattenrückfläche 31b der CC-Platte 31. Zweitens der zweite Spalt C2 zwischen der Leitschaufelrückfläche 34b der Düsenleitschaufel 34 und der Düsenringhauptfläche 32a. Drittens der dritte Spalt C3 zwischen der Düsenwellenaußenumfangsfläche 37s und der Innenumfangsfläche 32s1 des Düsenwellenlochs 32s.
Die unbeabsichtigte Bewegung ist so beschrieben worden, dass sie durch das Vorhandensein der Spalte und die Wirkung der äußeren Kraft verursacht wird. Das Taumeln tritt auf, wenn alle von dem oben beschriebenen ersten Spalt C1, dem zweiten Spalt C2 und dem dritten Spalt C3 vorhanden sind. Die Turbine 10 der ersten Ausführungsform weist somit einen Mechanismus auf, um mindestens einen von dem ersten Spalt C1, dem zweiten Spalt C2 und dem dritten Spalt C3 zu beseitigen. Die Turbine 10 der ersten Ausführungsform unterdrückt das Auftreten des unbeabsichtigten Taumelns, indem der erste Spalt C1 beseitigt wird. Die Turbine 10 weist die Scheibenfeder 39, welche ein Vorspannelement ist, als eine Komponente auf, um den ersten Spalt C1 zu beseitigen.
„Beseitigen des Spalts“ erfordert nicht, dass die gesamte Leitschaufelhauptfläche 34a in Kontakt mit der Plattenrückfläche 31b ist. Das Taumeln tritt auf, wenn die gesamte Leitschaufelhauptfläche 34a von der Plattenrückfläche 31b getrennt ist. Solange ein Teil der Leitschaufelhauptfläche 34a in Kontakt mit der Plattenrückfläche 31b ist, ist die Bewegung der Düsenleitschaufel 34 begrenzt und ein Taumeln tritt nicht auf. Der Zustand, in welchem ein Teil der Leitschaufelhauptfläche 34a in Kontakt mit der Plattenrückfläche 31b ist, wird auch als ein Zustand betrachtet, in welchem der Spalt beseitigt ist.
Ein „Spalt“ bezieht sich auf einen Zustand, in welchem die Komponenten, die einander zugewandt sind, nicht in Kontakt miteinander sind. Beispielsweise bezieht sich „der erste Spalt C1 ist vorhanden“ auf einen Zustand, in welchem die Leitschaufelhauptfläche 34a nicht in Kontakt mit der Plattenrückfläche 31b ist. Dementsprechend wird der Zustand, in welchem ein Teil der Leitschaufelhauptfläche 34a in Kontakt mit der Plattenrückfläche 31b ist, wie in 3 dargestellt ist, nicht streng als ein Zustand bezeichnet, in welchem der erste Spalt C1 vorhanden ist. Der „erste Spalt C1“ ist zur Zweckmäßigkeit der Erläuterung in 3 angegeben.
Wie in 3 und 4 dargestellt ist, ist die Scheibenfeder 39 zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem Variable-Geometrie-Mechanismus 30 angeordnet. Die Scheibenfeder 39 ist ringförmig um Drehachse AX ausgebildet. Die Scheibenfeder 39 ist geformt, um von einem Außendurchmesser in Richtung eines Innendurchmessers geneigt zu sein. Der Außendurchmesser der Scheibenfeder 39 ist kleiner als ein Außendurchmesser des Antriebsrings 35. Eine Scheibenfeder 39 ist für alle Düsenkoppelplatten 36 angeordnet.
Die Scheibenfeder 39 weist eine Federhauptfläche 39a und eine Federrückfläche 39b auf. Die Federhauptfläche 39a ist dem Variable-Geometrie-Mechanismus 30 zugewandt. Insbesondere ist die Federhauptfläche 39a dem Antriebsring 35, den Düsenkoppelplatten 36 und dem Düsenring 32 zugewandt. Die Scheibenfeder 39 ist scheibenförmig. Dementsprechend ist die Scheibenfeder 39 allen Düsenleitschaufeleinheiten 300 des Variable-Geometrie-Mechanismus 30 zugewandt. Eine Scheibenfeder 39 presst die Vielzahl der Düsenleitschaufeleinheiten 300. Darüber hinaus ist die Federhauptfläche 39a der Antriebsringrückfläche 35b des Antriebsrings 35 zugewandt. Die Federhauptfläche 39a ist zudem den Koppelplattenrückflächen 36b der Düsenkoppelplatten 36 zugewandt. Die Federhauptfläche 39a ist zudem der Körperrückfläche 32b1 des Düsenrings 32 zugewandt. Die Federhauptfläche 39a weist einen Federhauptflächenaußenumfangsabschnitt 39a1 und einen Federhauptflächeninnenumfangsabschnitt 39a2 auf. Der Federhauptflächenaußenumfangsabschnitt 39a1 ist in Kontakt mit den Düsenleitschaufeleinheiten 300. Insbesondere ist der Federhauptflächenaußenumfangsabschnitt 39a1 in Kontakt mit den Koppelplattenrückflächen 36b der Düsenkoppelplatten 36. Der Federhauptflächeninnenumfangsabschnitt 39a2 ist nicht in Kontakt mit den Düsenleitschaufeleinheiten 300. Der Federhauptflächeninnenumfangsabschnitt 39a2 ist getrennt von den Koppelplattenrückflächen 36b. Beispielsweise ist der Federhauptflächeninnenumfangsabschnitt 39a2 von den distalen Düsenwellenenden 37e getrennt und den distalen Düsenwellenenden 37e zugewandt.
Die Federrückfläche 39b ist der Lagergehäusehauptfläche 3a zugewandt. Die Federrückfläche 39b weist einen Federrückflächenaußenumfangsabschnitt 39b1 und einen Federrückflächeninnenumfangsabschnitt 39b2 auf. Der Federrückflächenaußenumfangsabschnitt 39b1 ist von der Lagergehäusehauptfläche 3a getrennt. Der Federrückflächeninnenumfangsabschnitt 39b2 ist in Kontakt mit der Lagergehäusehauptfläche 3a.
Die Scheibenfeder 39 ist zwischen den Düsenkoppelplatten 36 und dem Lagergehäuse 3 angeordnet. Ein Abstand von den Düsenkoppelplatten 36 zu dem Lagergehäuse 3 ist kleiner als eine Ruhelänge der Scheibenfeder 39. Die Scheibenfeder 39 wird somit in der Richtung der Drehachse AX komprimiert. Die Scheibenfeder 39 erzeugt eine elastische Kraft als eine Vorspannungskraft, indem sie komprimiert wird. Die elastische Kraft wirkt mit einem Abschnitt des Federhauptflächenaußenumfangsabschnitts 39a1, der in Kontakt mit den Koppelplattenrückflächen 36b ist, der ein Kraftpunkt PA ist, auf die Düsenkoppelplatten 36.
Wenn eine Kraft auf die Düsenleitschaufeleinheiten 300 aufgebracht wird, bewegen sich die Düsenwellen 37 entlang einer Axialrichtung. Die Düsenleitschaufeln 34 bewegen sich zusammen mit der Bewegung der Düsenwellen 37 entlang der Axialrichtung. Die Düsenleitschaufeln 34 liegen an der CC-Platte 31 an, welche ein Abschnitt ist, der den Düsenleitschaufeln 34 zugewandt ist. Im Ergebnis sind die ersten Spalte C1 beseitigt.
Die Größe einer Kraft F ist so, dass sie die Bewegung, die von den Düsenleitschaufeleinheiten 300 erfordert wird, nicht einschränkt. Idealerweise ist die Größe der Kraft F so, dass die Leitschaufelhauptflächen 34a der Düsenleitschaufeln 34 in Kontakt mit der Plattenrückfläche 31b der CC-Platte 31 gelangen. Dies ist dadurch zu begründen, dass eine Reibungskraft zwischen den Leitschaufelhauptflächen 34a und der Plattenrückfläche 31b erzeugt wird, wenn die Leitschaufelhauptflächen 34a gegen die Plattenrückfläche 31b gepresst werden. Die Reibungskraft, die durch den Kontakt zwischen den Leitschaufelhauptflächen 34a und der Plattenrückfläche 31b erzeugt wird, kann erlaubt werden, falls sie das Schwenken der Düsenleitschaufel 34, das der Bewegung des Antriebsrings 35 entspricht, nicht einschränkt. Die elastische Kraft kann zu einer Größe eingestellt sein, sodass eine Anpresskraft von den Leitschaufelhauptflächen 34a auf die Plattenrückfläche 31b wirkt. Der Zustand, in welchem eine Anpresskraft von den Leitschaufelhauptflächen 34a auf die Plattenrückfläche 31b wirkt, ermöglicht, der unregelmäßigen äußeren Kraft entgegenzuwirken, die auf die Düsenleitschaufeln 34 wirkt, die durch die Abgaspulsationen verursacht wird. Die elastische Kraft kann auf der Grundlage der Größe der erwarteten äußeren Kraft eingestellt sein.
Anders als das Aufbringen der elastischen Kraft durch die Scheibenfeder 39 sind zudem die Positionen der Komponenten, die den Variable-Geometrie-Mechanismus 30 ausbilden, bei dem Beseitigen der obigen ersten Spalte C1 beteiligt. Um die ersten Spalte C1 zu beseitigen, indem die Kraft F auf die Düsenkoppelplatten 36 aufgebracht wird, ist es erforderlich, dass die Leitschaufelhauptflächen 34a bewegt werden können, bis sie in Kontakt mit der Plattenrückfläche 31b sind. Dies kann durch eine Beziehung erreicht werden, die erfüllt wird, in welcher vierte Spalte C4 zwischen den Koppelplattenhauptflächen 36a und der Körperrückfläche 32b1 größer sind als die ersten Spalte C1 zwischen den Leitschaufelhauptflächen 34a und der Plattenrückfläche 31b. Beispielsweise gibt es die vierten Spalte C4 in dem Zustand, in welchem die Leitschaufelhauptflächen 34a in Kontakt mit der Plattenrückfläche 31b sind, immer noch zwischen den Koppelplattenhauptflächen 36a und der Körperrückfläche 32b1.
Die Positionen des Kraftpunkts PA wird in weiteren Einzelheiten beschrieben.
Die Koppelplattenrückfläche 36b von jeder der Düsenkoppelplatten 36 hat eine erste Region S1 und eine zweite Region S2. Die erste Region S1 überlappt bei Betrachtung in der Axialrichtung entlang der Düsenachse NX mit einer Vorsprungsregion SB der Düsenleitschaufel 34. Die erste Region S1 weist das Koppelplattenbasisende 36f auf. Die erste Region S1 ist eine Region, die nahe an dem distalen Düsenwellenende 37e ist. Die zweite Region S2 ist ein Abschnitt der Koppelplattenrückfläche 36b, die die erste Region S1 ausnimmt. Die zweite Region S2 überlappt bei Betrachtung in der Axialrichtung entlang der Düsenachse NX nicht mit der Vorsprungsregion SB der Düsenleitschaufel 34. Die zweite Region S2 ist eine Region, die entfernt von dem Koppelplattenbasisende 36f der Düsenkoppelplatte 36 ist. Die zweite Region S2 weist eine Region bis zu dem distalen Koppelplattenende 36e der Düsenkoppelplatte 36 auf. Die zweite Region S2 ist eine Region, die entfernt von der Düsenwelle 37 ist. Eine Fläche der zweiten Region S2 kann größer sein als eine Fläche der ersten Region S1.
Der Kraftpunkt PA der Scheibenfeder 39 in der ersten Ausführungsform ist in der obigen zweiten Region S2 positioniert. Der Kraftpunkt PA ist in der Region positioniert, die entfernt von dem Koppelplattenbasisende 36f in der Düsenkoppelplatte 36 ist.
Gemäße der Turbine 10 der obigen ersten Ausführungsform ist nur eine Drehung um die Düsenachse NX als die Bewegung der Düsenleitschaufeleinheit 300 in Bezug auf den Düsenring 32 möglich. Somit ist eine andere Bewegung der Düsenleitschaufeleinheiten 300, wie etwa ein unbeabsichtigtes Taumeln, unterdrückt. Dementsprechend tritt eine unregelmäßige Bewegung der Düsenleitschaufeleinheiten 300 in Bezug auf den Düsenring 32 nicht auf, sogar wenn die Düsenleitschaufeln 34 eine unregelmäßige äußere Kraft aufnehmen. Der Zustand der Komponentengruppe, die den Variable-Geometrie-Mechanismus 30 ausbildet, kann bevorzugt beibehalten werden, sodass der Zustand beibehalten werden kann, in welchem der Variable-Geometrie-Mechanismus 30 in der Lage ist, eine gewünschte Leistung vorzuweisen. Die Zuverlässigkeit der Turbine 10, die den Variable-Geometrie-Mechanismus 30 aufweist, kann somit verbessert werden.
Indem die CC-Platte 31 vorhanden ist, kann der Abstand von der CC-Platte 31 zu dem Düsenring 32 präzise eingestellt sein. Die Spalte, die zwischen den Düsenleitschaufeln 34 und einem Scheibenelement (CC-Platte 31 oder Düsenring 32) ausgebildet sind, können zudem präzise eingestellt sein. Eine Kraft, die in der Lage ist, das Auftreten einer unregelmäßigen Bewegung der Düsenleitschaufeln 34 zu unterdrücken, kann zudem leicht eingestellt werden, ohne die Drehbewegung der Düsenleitschaufeln 34 um die Düsenwellen 37 einzuschränken.
Ferner ist der Abstand von dem Düsenring 32 entlang der Richtung der Drehachse AX zu den Düsenkoppelplatten 36 (vierter Spalt C4) größer als der Abstand von den Düsenleitschaufeln 34 entlang der Richtung der Drehachse AX zu der CC-Platte 31, die den Düsenleitschaufelns 34 zugewandt ist (erster Spalt C1). Die Düsenleitschaufeln 34 liegen durch die Kraft F an der CC-Platte 31 an, bevor die Düsenkoppelplatten 36 an dem Düsenring 32 anliegen. Die Düsenleitschaufeln 34 können mit der CC-Platte 31, welche der Abschnitt ist, der den Düsenleitschaufeln 34 zugewandt ist, zuverlässig in Kontakt gebracht werden.
Die Kraft F wird auf jede Düsenwelle 37 bei einer Position aufgebracht, die versetzt von der Düsenachse NX ist. Gemäß einer solchen Konfiguration wird die Kraft F durch die Scheibenfeder 39 auf die Region aufgebracht, die entfernt von der Düsenwelle 37 ist (zweite Region S2). Ein Abstand von der Position auf der Düsenkoppelplatte 36, um der Kraftpunkt PA zu sein, an welchem die Kraft F auf den Abschnitt wirkt, bei welchem die Düsenkoppelplatte 36 mit der Düsenwelle 37 verbunden ist, wird vergrößert. Ein Moment, welches versucht, die Düsenwelle 37 der Düsenleitschaufeleinheit 300 zu kippen, wird erzeugt. Eine Bewegung, wie etwa ein unbeabsichtigtes Taumeln, wird weiter unterdrückt, da eine Reibungskraft aufgrund des Kontakts mit der Innenumfangsfläche 32s1 des Düsenwellenlochs 32s erzeugt wird.
Die Beseitigung der ersten Spalte C1 zwischen den Düsenleitschaufeln 34 und der CC-Platte 31 erzeugt zudem Wirkungen, die anders sind als das Unterdrücken des Taumelns.
Wie in 1 dargestellt ist, wird das Abgas, das von dem Variable-Geometrie-Mechanismus 30 abgegeben wird, von einem Schaufelabschnitt 12s des Turbinenrads 12 aufgenommen. Idealerweise ist der Zustand des Abgases, das von dem Variable-Geometrie-Mechanismus 30 zu dem Turbinenrad 12 zugeführt wird, ungeachtet des Orts gleichmäßig. Jedoch kann aufgrund der Konfiguration des Verbindungströmungspfads S in dem Variable-Geometrie-Mechanismus 30 der Zustand des Abgases, das dem Turbinenrad 12 zugeführt wird, in Abhängigkeit des Orts variieren. Beispielsweise beeinflussen die ersten Spalte C1 zwischen den Düsenleitschaufeln 34 und der CC-Platte 31 und die zweiten Spalte C2 zwischen den Düsenleitschaufeln 34 und dem Düsenring 32 den Zustand des Abgases. Es ist besser für die ersten Spalte C1 und die zweiten Spalte C2, nicht vorhanden zu sein, um den Zustand des Abgases näher zu einem guten Zustand zu bringen.
In der ersten Ausführungsform sind die ersten Spalte C1 beseitigt, indem die Düsenleitschaufeln 34 in Kontakt mit der CC-Platte 31 gebracht werden. Die zweiten Spalte C2 zwischen den Düsenleitschaufeln 34 und dem Düsenring 32 verbleiben jedoch immer noch.
Indem auf das Turbinenrad 12 fokussiert wird, ist der Strömungspfad des Abgases ein Raum, der von dem Turbinenrad 12 und dem Turbinengehäuse 11 umgeben ist. Ein kleiner Spalt C5 ist zwischen einem Abschnitt ausgebildet, bei welchem das Turbinenrad 12 dem Turbinengehäuse 11 zugewandt ist. Der Spalt C5 neigt dazu, den Strömungszustand zu beeinflussen. Dementsprechend ist es wünschenswert, dass das Abgas, das nahe einem Idealzustand ist, dem Abschnitt zugeführt wird, bei welchem der Spalt C5 ausgebildet ist. Der Abschnitt, bei welchem das Turbinenrad 12 und das Turbinengehäuse 11 einander zugewandt sind, ist stromabwärtig des Abschnitts positioniert, bei welchem die Düsenleitschaufeln 34 und die CC-Platte 31 einander zugewandt sind. Die ersten Spalte C1 sind bei dem Abschnitt beseitigt, bei welchem die Düsenleitschaufeln 34 und die CC-Platte 31 einander zugewandt sind. Somit neigt die Turbulenz des Abgases dazu, unterdrückt zu werden. Das Abgas, bei welchem die Turbulenz unterdrückt wird, wird dem Abschnitt zugeführt, bei welchem die Düsenleitschaufeln 34 und die CC-Platte 31 einander zugewandt sind. Im Ergebnis wird ein Abgas, das nahe einem Idealzustand ist, dem Turbinenrad 12 zugeführt. Dementsprechend kann die Energie des Abgases durch das Turbinenrad 12 effizient zurückgewonnen werden, was zu der Verbesserung der Leistung des Turboladers 1 beiträgt.
[Zweite Ausführungsform]
5 ist eine Schnittansicht eines Hauptteils einer Turbine 10A einer zweiten Ausführungsform. 6 ist eine Draufsicht eines Vorspannelements der Turbine 10A der zweiten Ausführungsform. Die Turbine 10A der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Turbine 10 der ersten Ausführungsform dahingehend, dass sie anstatt der Scheibenfeder 39 eine Wärmeabschirmungsplatte 41 hat.
Die Wärmeabschirmungsplatte 41 blockiert die Wärme auf der Seite des Turbinengehäuses 11. Die Wärmeabschirmungsplatte 41 fungiert zudem als die Scheibenfeder 39. Die Wärmeabschirmungsplatte 41 presst die Düsenleitschaufeleinheiten 300. Die Wärmeabschirmungsplatte 41 weist einen Scheibenabschnitt 42 und einen Federabschnitt 43 auf.
Der Scheibenabschnitt 42 hat eine scheibenähnliche Form um die Drehachse AX. Der Scheibenabschnitt 42 ist auf einer Seite des Düsenrings 32 angeordnet, die näher an dem Lagergehäuse 3 ist. Der Scheibenabschnitt 42 ist in der Axialrichtung entlang der Drehachse AX von den Düsenkoppelplatten 36 getrennt. Der Scheibenabschnitt 42 weist eine Scheibenhauptfläche 42a und eine Scheibenrückfläche 42b auf. Die Scheibenhauptfläche 42a ist den Düsenkoppelplatten 36 zugewandt. Die Scheibenrückfläche 42b kann in Kontakt mit dem Lagergehäuse 3 sein. Der Scheibenabschnitt 42 unterdrückt den Temperaturanstieg des Lagergehäuses 3.
Der Federabschnitt 43 steht von der Scheibenhauptfläche 42a vor. Der Scheibenabschnitt 42 und der Federabschnitt 43 sind einstückig ausgebildet. Der Federabschnitt 43 ist ringähnlich um die Drehachse AX ausgebildet. Eine Querschnittsform des Federabschnitts 43 ist nicht beschränkt, solange es eine Form ist, die eine Rückstellkraft erzeugen kann, indem sie komprimiert wird. Ähnlich zu der Scheibenfeder 39 der ersten Ausführungsform ist ein Federabschnitt 43 in Kontakt mit der Vielzahl der Düsenkoppelplatten 36. Der Federabschnitt 43 ermöglicht durch einen Durchmesser des Federabschnitts 43, der wie angemessen eingestellt wird, die Position des Kraftpunkts PA wunschgemäß einzustellen. Bei dem in 5 dargestellten Beispiel ist die Position, bei welcher der Federabschnitt 43 in Kontakt mit den Düsenkoppelplatten 36 ist (Position des Kraftpunkts PA), in der zweiten Region S2. Falls beispielsweise der Durchmesser des Federabschnitts 43 kleiner als jener eingestellt ist, der in 5 ist, kann die Position des Kraftpunkts PA in der ersten Region S1 eingestellt sein.
Ähnlich der Scheibenfeder 39 der ersten Ausführungsform ist die Wärmeabschirmungsplatte 41 in Kontakt mit den Düsenkoppelplatten 36 und bringt eine Kraft auf die Düsenkoppelplatten 36 auf. Die Turbine 10A der zweiten Ausführungsform erzeugt Wirkungen, die ähnlich zu jenen der Turbine 10 der ersten Ausführungsform sind.
[Dritte Ausführungsform]
7 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil einer Turbine 10B einer dritten Ausführungsform darstellt. 8 ist eine Draufsicht, die ein Vorspannelement der Turbine 10B der dritten Ausführungsform darstellt. In der ersten Ausführungsform ist die Scheibenfeder 39 beispielhaft als das Vorspannelement dargestellt. In der ersten Ausführungsform ist eine Konfiguration, in welcher eine Scheibenfeder 39 die Vielzahl der Düsenleitschaufeleinheiten 300 presst, beispielhaft dargestellt. Jedoch ist das Vorspannelement nicht auf die Scheibenfeder 39 beschränkt. Das Vorspannelement ist zudem nicht auf eine Konfiguration beschränkt, in welcher ein Vorspannelement die Vielzahl der Düsenleitschaufeleinheiten 300 presst. In der dritten Ausführungsform ist eine Schraubenfeder 51 beispielhaft als das Vorspannelement dargestellt. Darüber hinaus ist in der dritten Ausführungsform eine Konfiguration beispielhaft dargestellt, in welcher eine Schraubenfeder 51 (Vorspannelement) eine Düsenleitschaufeleinheit 300 presst.
Die Schraubenfeder 51 ist zwischen der Düsenkoppelplatte 36 und dem Lagergehäuse 3 angeordnet. Darüber hinaus ist die Schraubenfeder 51 koaxial zu der Düsenwelle 37 angeordnet. Eine Schraubenfeder 51 ist für jede Düsenkoppelplatte 36 angeordnet (siehe 8).
Insbesondere ist ein distales Federende 51a der Schraubenfeder 51 in Kontakt mit der Koppelplattenrückfläche 36b der Düsenkoppelplatte 36. Ein Abstand von der Koppelplattenrückfläche 36b zu der Lagergehäusehauptfläche 3a kann leicht präzise eingestellt werden, da die Koppelplattenrückfläche 36b eine ebene Fläche ist. Der Abstand von der Koppelplattenrückfläche 36b zu der Lagergehäusehauptfläche 3a beeinflusst die Größe der Kraft F, die durch die Schraubenfeder 51 erzeugt wird. Falls der Abstand von der Koppelplattenrückfläche 36b zu der Lagergehäusehauptfläche 3a präzise eingestellt werden kann, kann zudem die Größe der Kraft F präzise eingestellt werden, die durch die Schraubenfeder 51 erzeugt wird. Ein hinteres Federende 51b der Schraubenfeder 51 ist in Kontakt mit der Lagergehäusehauptfläche 3a.
Darüber hinaus ist das distale Federende 51a angeordnet, um das distale Düsenwellenende 37e zu umgeben. Das distale Düsenwellenende 37e ist innerhalb der Schraubenfeder 51 angeordnet. Es kann gesagt werden, dass das distale Federende 51a in Kontakt mit der ersten Region S1 der Düsenkoppelplatte 36 ist. Es kann gesagt werden, dass eine Wirkungslinie der Kraft F, die durch die Schraubenfeder 51 erzeugt wird, zu der Düsenachse NX passt. Wenn die Wirkungslinie der Kraft F nicht zu der Düsenachse NX passt, wird ein Moment erzeugt, das einem Abstand von der Wirkungslinie zu der Düsenachse NX entspricht. Das Moment, das dem Abstand von der Wirkungslinie zu den Düsenachse NX entspricht, kippt die Düsenwelle 37 (siehe 3), sodass eine Wirkung erzeugt wird, um die Düsenwellenaußenumfangsfläche 37s gegen die Innenumfangsfläche 32s1 des Düsenwellenlochs 32s zu drücken. Wenn demgegenüber die Wirkungslinie der Kraft F zu der Düsenachse NX passt, wird kein Moment erzeugt, um die Düsenwelle 37 zu kippen. Dementsprechend wird nur eine Kraft ausgeübt, die die Düsenleitschaufeleinheit 300 in der Richtung der Düsenachse NX bewegt.
Bei der Turbine 10B der dritten Ausführungsform wird die Kraft durch die Schraubenfeder 51 auf eine Region aufgebracht, die nahe der Düsenwelle 37 ist. Dementsprechend wird das Kippen der Düsenwelle 37 in Bezug auf die Düsenachse NX aufgrund der Kraft F unterdrückt. Ein Kontakt der Düsenwelle 37 mit der Innenumfangsfläche 32s1 des Düsenwellenlochs 32s kann unterdrückt werden.
[Vierte Ausführungsform]
In der ersten Ausführungsform wird eine Konfiguration eingesetzt, um die ersten Spalte C1 zu beseitigen, um ein Taumeln zu unterdrücken. Das Unterdrücken des Taumelns kann zudem erreicht werden, indem die dritten Spalte C3 zwischen den Düsenwellenaußenumfangsflächen 37s und den Innenumfangsflächen 32s1 der Düsenwellenlöcher 32s beseitigt werden. In der vierten Ausführungsform ist ein Vorspannelement beispielhaft dargestellt, das die dritten Spalte C3 beseitigt.
9 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil einer Turbine 10C einer vierten Ausführungsform darstellt. 10 ist eine Draufsicht, die ein Vorspannelement der Turbine 10C der vierten Ausführungsform darstellt. Die Turbine 10C der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der Turbine 10 der ersten Ausführungsform dahingehend, dass sie anstatt der Scheibenfeder 39 eine Ringfeder 61 hat.
Die Ringfeder 61 ist ein Federelement. Beispielsweise kann ein Kolbenring oder eine Dichtung als das Vorspannelement verwendet werden. Die Ringfeder 61 ist mit einem Abschnitt, der entlang des Umfangs ausgeschnitten ist, kreisringförmig um die Drehachse AX. Somit ist die Ringfeder 61 in einer Draufsicht C-förmig. Bei dem Abschnitt der Ringfeder 61, der ausgeschnitten ist, ist ein Paar Federenden 61e1, 61e2 ausgebildet, die voneinander getrennt sind. Beim Verformen, um ein erstes Federende 61e1 näher zu einem zweiten Federende 61e2 zu bringen, wird ein Durchmesser der Ringfeder 61 verringert. Eine Rückstellkraft, um zu ihrem Ursprungsdurchmesser zurückzukehren, wird in der Ringfeder 61 erzeugt. Eine Richtung der Rückstellkraft kann als gleich wie eine Richtung des Durchmessers der Ringfeder 61 betrachtet werden.
Die Ringfeder 61 weist eine Federaußenumfangsfläche 61a und eine Federinnenumfangsfläche 61b auf. Die Federaußenumfangsfläche 61a ist in Kontakt mit den Koppelplattenbasisenden 36f der Düsenkoppelplatten 36. Insbesondere ist die Federaußenumfangsfläche 61a in Kontakt mit Basisendflächen der Koppelplattenbasisenden 36f. Darüber hinaus ist die Ringfeder 61 in einer Draufsicht C-förmig. Dementsprechend presst eine Ringfeder 61 die Vielzahl der Düsenkoppelplatten 36 in der Radialrichtung nach außen. Die Federinnenumfangsfläche 61b ist in einer Federnut 3g angeordnet, die in dem Lagergehäuse 3 vorgesehen ist. Die Federnut 3g ist in einer Außenumfangsfläche eines Einpassungsteils 3s vorgesehen, der von der Lagergehäusehauptfläche 3a in Richtung des Turbinengehäuses 11 vorsteht. Diese Konfiguration ermöglicht eine aufweitende oder zusammenziehende Verformung des Durchmessers der Ringfeder 61. Ferner kann die Bewegung der Ringfeder 61 in der Richtung der Drehachse AX begrenzt werden. Dementsprechend kann die Position der Ringfeder 61 daran gehindert werden, in der Richtung der Drehachse AX verlagert zu werden, sodass der Zustand beibehalten werden kann, in welchem die Düsenkoppelplatten 36 gepresst werden.
Die Ringfeder 61 ist in Kontakt mit den Düsenkoppelplatten 36 und bringt eine Kraft in der Radialrichtung der Düsenwellen 37 auf. Wenn eine Kraft in der Radialrichtung auf die Düsenkoppelplatten 36 aufgebracht wird, bewegen sich die Düsenkoppelplatten 36 entlang der Radialrichtung. Wenn sich die Düsenkoppelplatten 36 bewegen, bewegen sich die Düsenwellen 37, die an den Koppelplattenbasisenden 36f befestigt sind, entlang der Radialrichtung. Die Düsenwellen 37 liegen dann an den Innenumfangsflächen 32s1 der Düsenwellenlöcher 32s des Düsenrings 32 an. Die dritten Spalte C3 in der Radialrichtung zwischen den Düsenleitschaufeln 34 und dem Düsenring 32 sind beseitigt.
Gemäß der Turbine 10C der vierten Ausführungsform ist nur die Drehung um die Düsenwelle 37 als die Bewegung der Düsenleitschaufeleinheit 300 in Bezug auf den Düsenring 32 möglich und eine andere Bewegung, wie etwa ein unbeabsichtigtes Taumeln, wird unterdrückt. Dementsprechend tritt eine unregelmäßige Bewegung der Düsenleitschaufeleinheiten 300 nicht auf, sogar wenn die Düsenleitschaufeln 34 eine unregelmäßige Kraft aufnehmen. Der Zustand der Komponentengruppe, die den Variable-Geometrie-Mechanismus 30 ausbildet, kann bevorzugt beibehalten werden, sodass der Zustand beibehalten werden kann, in welchem der Variable-Geometrie-Mechanismus 30 in der Lage ist, eine gewünschte Leistung vorzuweisen. Die Zuverlässigkeit der Turbine 10C, die den Variable-Geometrie-Mechanismus 30 aufweist, kann somit verbessert werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Variationen, wie unten beschrieben ist, sind möglich, ohne von dem Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise ist ein Aspekt des Vorspannelements nicht auf die Aspekte beschränkt, die in den Ausführungsformen beschrieben sind.
<Erste Variation>
11 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil einer Turbine 10D einer ersten Variation darstellt. Die Turbine 10D der ersten Variation unterscheidet sich von der Turbine 10B der dritten Ausführungsform dahingehend, dass sie anstatt der Schraubenfedern 51 Federn 71 aufweist.
Die Feder 71 kann beispielsweise eine Schraubenfeder oder eine Scheibenfeder sein. Die Feder 71 ist zwischen dem Düsenring 32 und der Düsenkoppelplatte 36 angeordnet. Insbesondere ist die Feder 71 zwischen der Körperrückfläche 32b1 des Düsenrings 32 und der Koppelplattenhauptfläche 36a der Düsenkoppelplatte 36 angeordnet. Darüber hinaus ist die Feder 71 im Wesentlichen koaxial zu der Düsenwelle 37 angeordnet. Eine Feder 71 ist für jede Düsenkoppelplatte 36 angeordnet. Beispielsweise ist in einem Fall, in welchem die Feder 71 eine Schraubenfeder ist, die Düsenwelle 37 innerhalb der Schraubenfeder eingesetzt.
Die Feder 71 ist in Kontakt mit der Düsenkoppelplatte 36 und bringt die Kraft F in der Richtung der Düsenachse NX auf. Die Richtung der Kraft F, die durch die Feder 71 erzeugt wird, ist entgegengesetzt der Richtung der Kraft F, die durch die Schraubenfeder 51 der dritten Ausführungsform erzeugt wird. Wenn die Kraft F in der Axialrichtung auf die Düsenkoppelplatte 36 aufgebracht wird, bewegt sich die Düsenkoppelplatte 36 entlang der Düsenachse NX. Die Düsenkoppelplatte 36 ist getrennt von dem Düsenring 32. Wenn die Düsenkoppelplatte 36 von dem Düsenring 32 getrennt ist, bewegt sich die Düsenwelle 37, die an dem Koppelplattenbasisende 36f der Düsenkoppelplatte 36 befestigt ist, entlang der Axialrichtung. Die Düsenleitschaufel 34, die an dem Düsenwellenbasisende 37f befestigt ist, bewegt sich entlang der Düsenachse NX. Die Leitschaufelrückfläche 34b der Düsenleitschaufel 34 liegt an der Düsenringhauptfläche 32a an. Der zweite Spalt C2 zwischen der Düsenleitschaufel 34 und dem Düsenring 32 ist beseitigt.
Ähnlich der Turbine 10 der ersten Ausführungsform ist die Turbine 10D der ersten Variation in der Lage, eine Bewegung, wie etwa ein unbeabsichtigtes Taumeln, zu unterdrücken.
<Zweite Variation>
12 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil einer Turbine 10E einer zweiten Variation darstellt. Die Turbine 10E der zweiten Variation unterscheidet sich von der Turbine 10B der dritten Ausführungsform dahingehend, dass sie ferner eine Wärmeabschirmungsplatte 81 aufweist. Die Schraubenfeder 51 ist zwischen der Düsenkoppelplatte 36 und der Wärmeabschirmungsplatte 81 angeordnet. Wie in 12 dargestellt ist, ist die Schraubenfeder 51 in Kontakt mit der Düsenkoppelplatte 36. Das andere Ende der Schraubenfeder 51 ist in Kontakt mit der Wärmeabschirmungsplatte 81. Die Schraubenfeder 51 ist in Kontakt mit einer ersten Region der Düsenkoppelplatte 36 und bringt die Kraft F in der Richtung der Düsenachse NX auf. Die Turbine 10E der zweiten Variation erzeugt Wirkungen, die ähnlich zu jenen der Turbine 10B der dritten Ausführungsform sind.
<Dritte Variation>
13 ist eine Schnittansicht eines Turboladers 1F, der eine Turbine 10F einer dritten Variation aufweist. Beispielsweise ist in der ersten Ausführungsform beschrieben, dass der Abschnitt, der der Düsenleitschaufel 34 zugewandt ist, die CC-Platte 31 ist. Wie in 13 dargestellt ist, kann der Abschnitt, der der Düsenleitschaufel 34 zugewandt ist, ein Turbinengehäuse 11A sein. Das Turbinengehäuse 11A weist eine Strömungspfadfläche 11s auf, welche einer Endfläche der Düsenleitschaufel 34 zugewandt ist, die entgegengesetzt zu einer Endfläche ist, an welcher die Düsenwelle 37 vorgesehen ist. Die Düsenleitschaufel 34 kann an der Strömungspfadfläche 11s des Turbinengehäuses 11A anliegen. Eine solche Konfiguration beseitigt den Bedarf nach einer CC-Platte 31, welche eine separate Komponente ist, mit welcher die Düsenleitschaufel 34 in Kontakt gelangt. Dementsprechend kann die Turbine 10 eine einfache Konfiguration haben.
<Vierte Variation>
14 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil eines Variable-Geometrie-Mechanismus 30G einer Turbine 10G einer vierten Variation darstellt. Beispielsweise ist in der ersten Ausführungsform eine Konfiguration beispielhaft dargestellt, in welcher die Düsenleitschaufel 34 die Düsenwelle 37 hat, die an der Leitschaufelrückfläche 34b vorgesehen ist. Die Abstützungskonfiguration der ersten Ausführungsform ist eine sogenannte Überhangart. Wie in 14 dargestellt ist, kann die Abstützungsstruktur einer Düsenleitschaufel 34G eine sogenannte Überspannmontageart sein. Die Düsenleitschaufel 34G der vierten Variation kann zudem eine Düsenwelle 37K an der Leitschaufelhauptfläche 34a haben, die entgegengesetzt zu der Leitschaufelrückfläche 34b ist, an welcher die Düsenwelle 37 vorgesehen ist. Die Düsenwelle 37K ist koaxial zu der Düsenwelle 37 ausgebildet. Die Düsenwelle 37K ist in einem Loch 31q eingesetzt, das in einer CC-Platte 31G ausgebildet ist. Die Düsenleitschaufel 34 ist durch die Düsenwellen 37, 37K sowohl auf der Seite der CC-Platte 31G als auch der Seite des Düsenrings 32 abgestützt.
Bezugszeichenliste

10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G: Turbine
11: Turbinengehäuse (Gehäuse)
11R: Einlassanschluss
11s: Strömungspfadfläche
12: Turbinenrad
30, 30G: Variable-Geometrie-Mechanismus
31: CC-Platte (Scheibenelement)
32: Düsenring
32b1: Körperrückfläche
32s1: Innenumfangsfläche
34, 34G: Düsenleitschaufel
36: Düsenkoppelplatte
37: Düsenwelle
39: Scheibenfeder (Vorspannelement)
61: Ringfeder (Vorspannelement)
300: Düsenleitschaufeleinheit
F: Kraft (Vorspannungskraft)
S1: Erste Region
S2: Zweite Region

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006207534 [0003]

Claims

Turbine mit: einem Turbinenrad; einem Gehäuse, das einen Strömungspfad aufweist, durch welchen ein Gas strömt, das von einem Einlassanschluss aufgenommen wird; einem Variable-Geometrie-Mechanismus, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und konfiguriert ist, das Gas aus dem Strömungspfad aufzunehmen und das Gas zu dem Turbinenrad zu führen, wobei der Variable-Geometrie-Mechanismus einen scheibenförmigen Düsenring, der eine Hauptfläche, die dem Turbinenrad zugewandt ist, und eine Rückfläche hat, und Düsenleitschaufeleinheiten hat, die jeweils eine Düsenleitschaufel, die auf einer Seite der Hauptfläche des Düsenrings angeordnet ist, eine Düsenwelle, die sich von der Düsenleitschaufel erstreckt und durch den Düsenring geht, und eine Düsenkoppelplatte aufweisen, die auf einer Seite der Rückfläche des Düsenrings angeordnet ist und mit einem distalen Ende der Düsenwelle verbunden ist; und einem Vorspannelement, das in Kontakt mit den Düsenleitschaufeleinheiten ist und eine Vorspannungskraft in einer Axialrichtung der Düsenwelle aufbringt, wobei die Düsenleitschaufel durch die Vorspannungskraft an einem Abschnitt anliegt, der der Düsenleitschaufel zugewandt ist.
Turbine nach Anspruch 1, wobei der Variable-Geometrie-Mechanismus ferner ein Scheibenelement hat, das zusammen mit dem Düsenring die Düsenleitschaufel zwischenordnet, und wobei der Abschnitt, der der Düsenleitschaufel zugewandt ist, das Scheibenelement ist.
Turbine nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine Strömungspfadfläche aufweist, die einer Endfläche der Düsenleitschaufel zugewandt ist, die entgegengesetzt zu einer Endfläche ist, an welcher die Düsenwelle vorgesehen ist, und wobei der Abschnitt, der der Düsenleitschaufel zugewandt ist, die Strömungspfadfläche des Gehäuses ist.
Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Abstand von dem Düsenring entlang der Axialrichtung zu der Düsenkoppelplatte größer ist als ein Abstand von der Düsenleitschaufel entlang der Axialrichtung zu dem Abschnitt, der der Düsenleitschaufel zugewandt ist.
Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Düsenkoppelplatte eine erste Region, die bei Betrachtung in der Axialrichtung mit der Düsenleitschaufel überlappt, und eine zweite Region aufweist, die nicht mit der Düsenleitschaufel überlappt, und wobei ein Abschnitt, bei welchem das Vorspannelement in Kontakt mit der Düsenkoppelplatte ist, in der ersten Region positioniert ist.
Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Düsenkoppelplatte eine erste Region, die bei Betrachtung in der Axialrichtung mit der Düsenleitschaufel überlappt, und eine zweite Region aufweist, die nicht mit der Düsenleitschaufel überlappt, und wobei ein Abschnitt, bei welchem das Vorspannelement in Kontakt mit der Düsenkoppelplatte ist, in der zweiten Region positioniert ist.
Turbine mit: einem Turbinenrad; einem Gehäuse, das einen Strömungspfad aufweist, durch welchen ein Gas strömt, das von einem Einlassanschluss aufgenommen wird; einem Variable-Geometrie-Mechanismus, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und konfiguriert ist, das Gas aus dem Strömungspfad aufzunehmen und das Gas zu dem Turbinenrad zu führen, wobei der Variable-Geometrie-Mechanismus einen scheibenförmigen Düsenring, der eine Hauptfläche, die dem Turbinenrad zugewandt ist, und eine Rückfläche hat, und Düsenleitschaufeleinheiten hat, die jeweils eine Düsenleitschaufel, die auf einer Seite der Hauptfläche des Düsenrings angeordnet ist, eine Düsenwelle, die sich von der Düsenleitschaufel erstreckt und durch den Düsenring geht, und eine Düsenkoppelplatte aufweisen, die auf einer Seite der Rückfläche des Düsenrings angeordnet ist und mit einem distalen Ende der Düsenwelle verbunden ist; und einem Vorspannelement, das in Kontakt mit den Düsenleitschaufeleinheiten ist und eine Vorspannungskraft in einer Radialrichtung der Düsenwelle aufbringt, wobei die Düsenwelle an einer Innenumfangsfläche eines Durchgangslochs des Düsenrings anliegt.
Turbolader mit der Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 7.