-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Diese
Erfindung betrifft einen Turbolader mit variabler Kapazität. Genauer
gesagt betrifft sie eine Verbesserung einer Düseneinheit zum Zuführen des Abgases
zur Turbine.
-
Stand der Technik
-
Ein
Turbolader ist ein effektives Mittel, um die Leistung eines Verbrennungsmotors
zu steigern. Eine Turbine wird durch das Abgas vom Motor in Drehung
versetzt und ein Kompressor, der auf derselben Welle wie die Turbine
angebracht ist, setzt die dem Motor zugeführte Luft unter Druck. Turbolader
werden derzeit in einer Vielzahl von Motoren eingebaut. Der Durchsatz
des Abgases variiert jedoch mit der Geschwindigkeit der Motorumdrehung.
Der Durchsatz des Abgases, der vom Motor tatsächlich zugeführt wird,
wird nicht stets der sein, der notwendig ist, um die idealen Betriebsbedingungen
für den
Turbolader zu erzeugen. Um diese Situation zu verbessern und zu
gestatten, die Kapazität
des Turboladers zu seinem besten Vorteil zu nutzen, wurde der Turbolader
mit variabler Kapazität
entwickelt. Bei einem Turbolader mit variabler Kapazität wird die
Strömung
des Abgases in den Turbinenteil gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors
geregelt.
-
Diese
Art Turbolader mit variabler Kapazität weist eine Anzahl an Düsenschaufeln
auf der Düseneinheit
der Turbine auf, die sich innerhalb eines Gehäuses befindet.
-
Das
US-Patent 4,643,640 offenbart einen Turbolader mit einer variablen
Düsenschaufelanordnung,
die zusammen mit einem Motor zu verwenden ist. Mehrere drehbare
Schaufeln sind an einem Düsenring
angebracht, der gegen ein Turbinengehäuse innerhalb eines ringförmigen Düsendurchgangs
federbelastet ist, durch welchen Abgas stromaufwärts einer Turbine strömt.
-
8 zeigt
einen Teilquerschnitt der Düseneinheit
in einem Turbolader mit variabler Kapazität, der zum Stand der Technik
gehört.
-
In 8 ist
die Turbine 228 durch Lager 231 im Hauptgehäuse 230 des
Turboladers mit variabler Kapazität derart gehaltert, dass sie
sich frei drehen kann. Das Abgas vom Verbrennungsmotor strömt über die
Einlassöffnung
des Turboladers mit variabler Kapazität in das Gehäuse 220.
Es wird mittels eines Schrauben- bzw. Schneckenkanals 226,
der in dem Gehäuse 220 ausgebildet
ist, und einer Düseneinheit 210,
die den Einlass zur Turbine 228 bildet, der Turbine 228 zugeführt. Das
Abgas, das der Turbine 228 zugeführt wurde, wird dann über die
Ausgabeöffnung ausgegeben,
nachdem es die Turbine 228 angetrieben hat.
-
Die
Düseneinheit 210 umfasst
eine Befestigungsplatte 202, die an dem Gehäuse 220 befestigt ist,
und eine Seitenplatte 206, die gegenüber der Befestigungsplatte 202 angeordnet
ist. Eine Anzahl an Düsenschaufeln 204 ist
in gleichen Intervallen über den
Umfang zwischen den zwei Platten verteilt. Die Seitenplatte 206 ist
durch einen Halterungsbolzen 208, der durch die Platte 206 verläuft, an
der Befestigungsplatte 202 befestigt. Die Düsenschaufeln 204 weisen
einen Schaftabschnitt 204a auf. Sie sind derart an der
Befestigungsplatte 202 angebracht, dass sie sich um den
Schaftabschnitt 204a frei drehen können.
-
Da
die Seitenplatte 206 durch den Halterungsbolzen 208 in
Stellung fixiert ist, erhöht
die Wärme
des Abgases, das der Turbine zugeführt wird, seine Temperatur,
was dazu führt,
dass er sich thermisch verformt. Ein Abstand ist zwischen den Düsenschaufeln 204 und
der Seitenplatte 206, wie in 8 dargestellt,
vorgesehen, um zu verhindern, dass sich die Düsenschaufeln 204 während der
Drehung festsetzen oder anhaften, und ihnen zu gestatten, gleichmäßig zu arbeiten.
Dies ist der Grund, warum bei Turboladern mit variabler Kapazität des Stands
der Technik ein Teil des Abgases, der dem Schraubenkanal 226 zugeführt wird,
durch den Raum zwischen den Düsenschaufeln 204 und
der Seitenplatte 206 umgeleitet wird und der Turbine 228 zugeführt wird, ohne
durch den Bereich um die Düsenschaufeln 204 zu
treten. Bei der Ausgestaltung des Stands der Technik nimmt die Effizienz
des Turboladers mit variabler Kapazität ab, weil etwas Gas der Turbine 228 zugeführt wird,
ohne durch den Kanal um die Schaufeln 204 zu treten.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Diese
Erfindung dient dazu, die Nachteile der oben beschriebenen Ausgestaltung
des Stands der Technik zu lösen.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, die Quantität des Abgases,
das der Turbine zugeführt
wird, ohne durch die Kanäle
zwischen den Düsenschaufeln
zu treten, soweit wie möglich
zu minimieren oder auszuschließen.
Diese Erfindung ist ferner wirkungsvoll beim Minimieren der Quantität des Abgases,
das der Turbine hinter der Seitenplatte vorbei zugeführt wird,
ohne durch die Düseneinheit zu
treten.
-
Der
Turbolader mit variabler Kapazität,
der den Öffnungsgrad
der Düsenschaufeln
steuert, weist folgendes auf: eine Turbine, die in einem Gehäuse vorgesehen
ist und sich auf einer Turbinenwelle frei drehen kann; mehrere Düsenschaufeln,
die in Düseneinheiten
um die Turbine in dem Gehäuse
angeordnet sind; eine Verbindungsplatte, die sich frei um die Turbine,
die in dem Gehäuse
vorgesehen ist, dreht und mit den Düsenschaufeln mittels einer
Vielzahl an Hebeln verbunden ist und die Düsenschaufeln kontinuierlich
zwischen der geöffneten
und geschlossen Position synchron bewegt; und einen Aktuator außerhalb
des Gehäuses,
der über
einen Übertragungsmechanismus
mit der Verbindungsplatte verbunden ist. Der Turbolader gemäß dieser
Erfindung unterscheidet sich durch die folgenden Merkmale. Er weist
eine Befestigungsplatte auf, die an dem Gehäuse befestigt ist, und eine
Seitenplatte, die in einer Aussparung, die in dem Gehäuse vorgesehen
ist, derart eingebaut ist, dass sich die Seitenplatte in der Aussparung
bewegen kann, wobei beide parallel zur Turbinenwelle vorgesehen
sind; eine Druckeinrichtung zum Drücken der Seitenplatte in Richtung der
Befestigungsplatte; und eine Begrenzungseinrichtung, um die Bewegung
der Seitenplatte parallel zur Turbinenwelle in Richtung der Befestigungsplatte zu
begrenzen.
-
Die
Druckeinrichtung zum Drücken
der Seitenplatte ist eine Druckkammer, die zwischen der Seitenplatte
und der Aussparung erzeugt wird.
-
Die
Seitenplatte weist eine Doughnut-Form auf, deren Mitte die Turbinenwelle
ist. Die Aussparung weist einen Durchmesser auf, der geringfügig größer ist
als der Durchmesser der Seitenplatte und die Aussparung weist ferner
auf der Innenfläche
einen runden Vorsprung auf, der parallel zur Turbinenwelle in Richtung
der Seitenplatte vorragt.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Seitenansicht eines Turboladers mit variabler Kapazität von außen, bei
dem die Erfindung umgesetzt ist.
-
2 ist
ein Querschnitt des Turbinenabschnitts der ersten bevorzugten Ausführungsform.
-
3 ist
eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht des Turboladers mit variabler
Kapazität aus 1.
-
4 ist
eine Vergrößerung eines
Abschnitts aus 3. Sie zeigt den Übertragungsmechanismus,
der die Wirkung des Aktuators auf die Verbindungsplatte überträgt und die
Elemente, die die beiden verbindet.
-
5 ist
eine Draufsicht der Verbindungsplatte.
-
6 ist
eine Explosionsansicht des Übertragungsmechanismus
zum Übertragen
der Wirkung des Aktuators auf die Verbindungsplatte.
-
7 ist
ein Querschnitt des Turbinenabschnitts einer zweiten nicht-beanspruchten Ausführungsform.
-
8 ist
ein teilweise vergrößerter Querschnitt
einer Düseneinheit,
die zum Stand der Technik gehört.
-
In
diesen Zeichnungen bezeichnet 10 das Turbinengehäuse, 50 den
Aktuator, 52 ein Gestänge, 54 das
Gelenkelement, 104 die Düsenschaufel, 106 die
Seitenplatte, 112 die Verbindungsplatte, 116 eine Federplatte, 114 den
Hebel, 120 ein Schwungelement, 130 eine Brücke, 140 eine
Rolle und 150 die Druckkammer.
-
GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
In
diesem Abschnitt wird eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert. Immer
wenn die Formen, Relativpositionen oder andere Aspekte der Teile,
die in diesen Ausführungsformen beschrieben
sind, nicht klar definiert sind, ist der Umfang der Erfindung nicht
nur auf die dargestellten Teile beschränkt, die lediglich dem Zweck
der Darstellung dienen sollen.
-
In
diesem Abschnitt wird eine Ausführungsform
der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
erläutert.
-
1 stellt
das äußere Erscheinungsbild
eines Turboladers 10 mit variabler Kapazität dar, in dem
die Erfindung umgesetzt wurde. Der Turbolader 10 mit variabler
Kapazität
umfasst ein Gehäuse,
das das Turbinengehäuse 20,
ein Kompressorgehäuse 40 und
ein Hauptgehäuse 30,
das zwischen dem Turbinengehäuse 20 und
dem Kompressorgehäuse 40 liegt,
umfasst. Das Turbinengehäuse 20 weist
eine Einlassöffnung 22 und
eine Auslassöffnung 24 auf. Das
Kompressorgehäuse 40 weist
eine Einlassöffnung 44 und
eine Auslassöffnung 42 auf.
-
Außerhalb
der Gehäuse 20, 30 und 40 ist
ein Aktuator 50 vorgesehen, der die Düsenschaufeln (die später erläutert werden)
antreibt. Der Aktuator 50 nutzt Druckluft oder genauer
gesagt nutzt er den Unterdruck der Luft, die in den Verbrennungsmotor (nicht
dargestellt) gesaugt wird, an dem der Turbolader 10 mit
variabler Kapazität
angebracht ist, um das Gestänge 52 vor
und zurück
zu bewegen.
-
Der
Turbinenabschnitt, insbesondere das Hauptgehäuse, gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform
ist in 2 dargestellt. Wie es aus 2 ersichtlich
ist, ist die Turbinenwelle 32 in dem Hauptgehäuse 30 derart
gehaltert, dass sie sich frei drehen kann. Die Turbine 28,
die an einem Ende der Turbinenwelle 32 angebracht ist,
befindet sich innerhalb des Turbinengehäuses 20. Der Kompressor bzw.
Verdichter (nicht dargestellt) ist selbstverständlich an dem anderen Ende
der Turbinenwelle 32 im Kompressorgehäuse 40 angebracht.
Das Abgas vom Verbrennungsmotor wird von der Einlassöffnung 22 in
das Turbinengehäuse 20 geleitet.
Es wird der Turbine 28 über
einen Schneckenkanal 26 innerhalb des Turbinengehäuses 20 und
eine Düseneinheit 100, die
den Einlass zur Turbine 28 darstellt, zugeführt. Nachdem
es die Turbine 28 angetrieben hat, wird das Abgas, das
zugeführt
wurde, über
die Ausgabeöffnung 24 abgeführt.
-
Die
Düseneinheit 100 umfasst
eine Befestigungsplatte 102, die an dem Turbinengehäuse 20 befestigt
ist, und eine Seitenplatte 106, die der Befestigungsplatte 102 zugewandt
ist und in der Axialrichtung befestigt ist. Mehrere Düsenschaufeln 104 sind zwischen
den zwei Platten in regelmäßigen Intervallen über den
Umfang der Welle verteilt. Die Seitenplatte 106 ist eine
kreisförmige
Komponente, die sich in einer Radialrichtung in einer Ebene senkrecht
zur Achse der Turbinenwelle 28 erstreckt. Sie ist derart angebracht,
dass sie sich in Axialrichtung in der Aussparung 20a bewegen
kann; einer Aussparung, die für
sie im Turbinengehäuse 20 vorgesehen
ist. In der Düseneinheit 100 ist
eine Anzahl an Befestigungsbolzen 108 in regelmäßigen Intervallen über den
Umfang der Welle verteilt angeordnet, um als Einrichtung zu dienen,
um die Bewegung der Seitenplatte 106 in der Axialrichtung
zu der Befestigungsplatte 102 hin zu begrenzen.
-
Wie
es bei der Ausgestaltung des Stands der Technik erwähnt wurde,
ist ein Raum zwischen der Seitenplatte 106 und den Düsenschaufeln 104 vorgesehen,
um die thermische Verformung der Seitenplatte 106 aufzunehmen.
Wie es später
erläutert
werden wird, bewirkt bei dieser Ausführungsform die unterschiedliche
Dimensionierung des Außendurchmessers
der Seitenplatte 106 und des Innendurchmessers 6 der
Aussparung 20a den minimalen Unterschied, der der Seitenplatte 106 noch
erlaubt, sich in der Axialrichtung zu bewegen. Der Raum zwischen der
Seitenplatte 106 und den Düsenschaufeln 104 wird
somit effektiv nicht existent.
-
Eine
Blattfeder 116 ist zwischen der Seitenplatte 106 und
dem Turbinengehäuse 20 als
die Druckeinrichtung vorgesehen, um auf die Seitenplatte zu drücken. Die
Blattfeder 116 weist einen ringförmigen Abschnitt 116a auf,
der sich auf einer Fläche grob
senkrecht zur Achse der Turbine 28 befindet, und einen
a-zylindrischen Befestigungsabschnitt 116b, der sich von
der Innenkante des Flansches 116a in der Axialrichtung
zur Turbine 28 erstreckt. Der ringförmige Abschnitt 116a der
Blattfeder 116 steht in Kontakt mit der Rückseite
der Seitenplatte 106, d.h. der Fläche der Seitenplatte 106,
die der Düseneinheit 100 entgegengesetzt
liegt. Der Befestigungsabschnitt 116b kommt in Eingriff
mit dem ringförmigen
Vorsprung 20b, der von der Fläche der Aussparung 20a in
der Axialrichtung zur Seitenplatte 106 vorragt.
-
An
der Basis der Düsenschaufeln 104 befindet
sich ein Schaftabschnitt 104a, der an der Befestigungsplatte 102 angebracht
ist, so dass der Abschnitt 104a die Schaufeln zwischen
der offenen und geschlossenen Position frei drehen kann. Wie es
in den 3 und 4 dargestellt ist, tritt das
Ende 104b jedes Schaftabschnitts 104 der Düsenschaufelanordnung 104 in
der Axialrichtung durch die Befestigungsplatte 102. Die
Schäfte
sind mit vielen Hebeln 114, die den Düsenschaufeln entsprechen, verbunden
(siehe 3 und 4). Die Düsenschaufel 104 dreht
sich gemäß der Drehung
des Hebels 114 über den
Düsenschaft 104a.
Jeder Hebel 114 weist ein Loch 114b zum Aufnehmen
des Endes 104b eines der Schaftabschnitte 104a und
einen Ansatzschaftabschnitt 114a auf der Seite entgegengesetzt
des Lochs 114b auf.
-
Der
Schaft 114a des Hebels 114 kann in dem Langloch 112d,
das in regelmäßigen Intervallen über den
Umfang der Verbindungsplatte 112 vorgesehen ist, gleiten.
Wie es in 2 dargestellt ist, ist ein zylindrischer
Ansatz 102a auf der Seite der Befestigungsplatte 102 gegenüber der
Düseneinheit 100 vorgesehen.
Eine Verbindungsplatte 112 (siehe 5) ist an
dem Ansatz 102a angebracht, so dass sie sich auf der Rotationsachse
der Turbine 28 frei drehen kann. Die Verbindungsplatte 112 weist
eine Reihe von Langlöchern 112d in
regelmäßigen Intervallen
um ihren Umfang auf, um die Schaftabschnitte 114a der Hebel 114 aufzunehmen.
Ferner weist die Verbindungsplatte 112 auf einer Seite
auf der gleichen Oberfläche
einen trapezförmigen
länglichen Abschnitt 112a auf.
Das Ende des länglichen
Abschnitts 112a ist in zwei Abschnitte unterteilt, um Verriegelungsarme 112c zu
bilden. Die zwei Arme 112c bilden eine rechteckige Vertiefung 112b.
-
Der
Turbolader 10 mit variabler Kapazität dieser Ausführungsform
weist ferner einen Übertragungsmechanismus
auf, um die Wirkung des Aktuators 50 auf die Verbindungsplatte 112 zu übertragen, wie
er in den 1 und 2 dargestellt
ist. Der Übertragungsmechanismus
umfasst das Gestänge 52 des
Aktuators 50; das Verbindungselement 54 (siehe 1),
das mit dem Ende des Gestänges 52 über einen
Stift 50a verbunden ist; das Schwungelement 120 (siehe 2 und 6),
das mit dem Verbindungselement 54 verbunden ist; und die
Rolle 140 und die Brücke 130,
die zwischen dem Element 120 und der Verbindungsplatte 112 liegen
und die dazu dienen, den Übertragungsmechanismus
mit der Verbindungsplatte 112 zu verbinden.
-
Wie
es aus 6 ersichtlich ist, umfasst das Schwungelement 120 einen
Arm 122, einen Schaft 124, der sich entlang einer
gegebenen Achse 0 von einem Ende des Arms 122 erstreckt
und durch das Turbinengehäuse 20 über eine
Hülse 118 derart
gehaltert ist, dass er sich frei drehen kann; einen Verbinder 128,
der sich auf dem Ende des Schafts 124 befindet und koaxial
zu diesem liegt und mit dem Verbindungselement 54 derart
verbunden ist, dass er sich relativ zu dem Verbindungselement nicht
bewegen kann; und einen Stift 126, der sich von der Seite des
Arms 122 gegenüber
dem Schaft 124 erstreckt und parallel zum Schaft verläuft. Das
Schwungelement 120 kann aus einem metallischen Material,
zum Beispiel Edelstahl, gebildet sein. Idealerweise sollte es aus
einem Stück
aus austenitischem Edelstahl gebildet sein. Das Schwungelement 120,
der Arm 122, der Schaft 124, der Verbinder 128 und
der Stift 126 können
separat ausgebildet sein und zusammengeschweißt werden.
-
Die
Brücke 130 umfasst
zwei flache Platten 132, die parallel zueinander mit einem
geringfügigen Spalt
zwischen sich positioniert sind, und eine Mitteleinheit 134,
die die zwei Platten 132 verbindet. Zwischen den zwei Platten 132 ist
eine Nut 136 in der Mitteleinheit 134 vorgesehen,
in die die Verriegelungsarme 112c der Verbindungsplatte 112 eingreifen.
Ein Teil der Brücke 130 umfassend
die Mitteleinheit 134 wird von der Mitte der Brücke entfernt,
um den ausgesparten Abschnitt 138 zu bilden. Die zwei entgegengesetzten
Flächen
sind parallel zueinander und gleiten aufeinander. Wie es aus 6 ersichtlich ist,
ist die Verriegelungseinheit, wenn der Übertragungsmechanismus zusammengesetzt
ist, ausgebildet, wenn der Aussparungsabschnitt 138 in
die Rolle 140 tritt, die auf dem Stift 126 des
Schwungelements 120 angebracht ist. Die Brücke 130 kann
aus einem metallischen Material, zum Beispiel austenitischem Edelstahl
gebildet sein.
-
Wie
es in 6 dargestellt ist, ist die Rolle 140 grob
zylindrisch, wobei der Durchmesser ihrer Öffnung geringfügig größer ist
als der Außendurchmesser
des Stifts 126. Der Außendurchmesser
der Rolle ist geringfügig
kleiner als der Spalt zwischen den Gleitflächen 138 der Brücke 130.
Die Rolle 140 kann aus einem metallischen Material, zum
Beispiel Martensit-Edelstahl, gebildet sein.
-
In
diesem Abschnitt wird nun erläutert,
wie diese Ausführungsform
funktioniert.
-
Wird
der Verbrennungsmotor betrieben wie es in 1 dargestellt
ist, wird ein Ansaugunterdruck gemäß seiner Umdrehungsgeschwindigkeit
und dem Öffnungsgrad
seiner Ventile erzeugt und dann der Druck durch ein Magnetventil
gesteuert, um ihn zum Aktuator 50 zu übertragen. Der Aktuator 50 arbeitet gemäß diesem
Druck. Das Gestänge 52 bewegt
sich in der Axialrichtung vor und zurück (in 1 nach rechts
und links) und zwar gemäß der Höhe des Ansaugunterdrucks.
Wird das Gestänge 52 betätigt, dreht
sich das Verbindungselement 54 in Erwiderung auf den Schaft 124 des
Schwungelements 120. wie es aus 1 ersichtlich
ist, steht das Verbindungselement 54, das durch eine durchgezogene
Linie dargestellt ist, in Kontakt mit dem Bolzen 56a auf
der Oberseite des Anschlags 56. Zu diesem Zeitpunkt sind
die Düsenschaufeln 104 in
der geöffneten
Position, der Position, die die maximale Düsenöffnung erzeugt. Wird der Motor
auf einer niedrigen Umdrehungszahl betrieben oder ist die Drosselklappe
nur geringfügig
offen, zieht der Aktuator 50 das Gestänge 52 zurück. Wird
das Gestänge 52 so
weit zurückgezogen
wie es geht, bewegt sich das Verbindungselement 54 in eine
Position, in der es in Kontakt mit dem Bolzen 56b auf dem
unteren Abschnitt des Anschlags 56 steht, wie es durch
die gepunkteten Linien dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt befinden
sich die Düsenschaufeln 104 in
der Position, die die geringste Düsenöffnung erzeugt.
-
Auf
diese Art und Weise wird die Linearbewegung des Gestänges 52 durch
das Verbindungselement 54 in die schwingende Bewegung des Schwungelements 120 umgewandelt.
Der Stift 126 des Elements 120 bewegt sich in
einem Bogen um die Achse 0 des Schafts 122, wie es in den 4 und 5 dargestellt
ist. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich der Stift 126 und
die Rolle 140 in dem ausgesparten Abschnitt 138 in
der Brücke 130 und
der Stift befindet sich zwischen der Rolle 140 und einer
Oberfläche 138a.
Er gleitet nach oben und unten gegen die Brücke 130 in der Beziehung
wie sie in 6 dargestellt ist, d.h. er gleitet
entlang der Rotationsachse der Turbine 28. Gleichzeitig
dreht sich die Verbindungsplatte 112 um den Umfang des
Ansatzes 102a auf der Befestigungsplatte 102 mit
der Rotationsachse der Turbine 28 als Mitte. Wenn sich
die Verbindungsplatte 112 dreht, dreht sich der Hebel 114,
der mit der Verbindungsplatte 112 verbunden ist, zusammen
mit den Düsenschaufeln 104 mit
dem Schaft 104 der Schaufeln 104 als Mitte.
-
Wie
es diskutiert wurde, ist bei der Ausgestaltung des Stands der Technik
ein Raum zwischen der Seitenplatte 106 und den Düsenschaufeln 104 vorgesehen,
um die thermische Verformung der Seitenplatte 106 aufzunehmen.
Aus diesem Grund gestattet die Ausgestaltung des Stands der Technik
einem Teil des Abgases, der in den Kanal zwischen dem Schneckenkanal 26 und
den Düsenschaufeln 104 gelangt
sein sollte, den Bereich zwischen der Seitenplatte 106 und
den Düsenschaufeln 104 zu umgehen,
d.h. den Kanal, der durch die Düsenschaufeln 104 gebildet
wird, und der Turbine 28 direkt zugeführt werden. Dies verursacht,
dass die Effizienz des Turboladers 10 mit variabler Kapazität vermindert
wird.
-
Bei
der Ausgestaltung des Stands der Technik war die Seitenplatte 206 an
der Befestigungsplatte 202 durch den Befestigungsbolzen 208 befestigt. Um
die thermische Verformung aufzunehmen, die auftrat, wenn die Temperatur
der Seitenplatte 206 zunahm, musste ein Raum zwischen der
Seitenplatte 206 und den Düsenschaufeln 204 freigelassen
werden. Ein Teil des Abgases wurde von dem Kanal zwischen der Außenfläche der
Seitenplatte und der Innenfläche
der Aussparung für
die Seitenplatte entlang der Außenseite
oder Rückseite
der Seitenplatte, d.h. entlang der Fläche des Seitenplattenhauptgehäuses 30 geleitet.
Dieses Gas wurde der Turbine zugeführt, ohne durch die Düseneinheit 100 zu
treten. Dies hat ebenso verursacht, dass die Effizienz des Turboladers 10 mit
variabler Kapazität
abnahm. Es war sehr schwierig im Stand der Technik, die Quantität des Gases,
das auf diese Art und Weise umgeleitet wurde, zu reduzieren.
-
Bei
dieser Ausführungsform
gemäß der Erfindung
ist die Seitenplatte 106 in der Aussparung 120a derart
angebracht, dass sie sich in der Axialrichtung bewegen kann. Ihre
Position ist durch die Blattfeder 116 bestimmt, die sie
in Richtung des Befestigungsbolzens bzw. Stützbolzens 108 drückt. Somit
wird sie noch immer in der Lage sein, sich in der Axialrichtung
zu bewegen, selbst wenn die Seitenplatte 106 in der Radialrichtung
in der Aussparung 20a blockiert sein sollte. Die thermische
Verformung der Seitenplatte 106 wird durch ihre Axialbewegung aufgenommen.
Dies gestattet es, den Raum zwischen der Seitenplatte 106 und
den Düsenschaufeln 104 im
Wesentlichen zu eliminieren.
-
Bei
der diskutierten Ausführungsform
kann anstelle dessen, dass die Seitenplatte 206 an der
Befestigungsplatte 202 durch Befestigungsbolzen 208 befestigt
ist wie im Stand der Technik (siehe 8), die
Position der Seitenplatte 106 in Bezug auf die Befestigungsplatte 102 dadurch
bestimmt werden, dass es ihr gestattet wird, sich in der Axialrichtung
zu bewegen. Somit wird die thermische Verformung der Seitenplatte 106 innerhalb
dieser Axialbewegung absorbiert. wenn die Seitenplatte 106 in
Eingriff mit der Aussparung 20a kommt, ist sie in der Radialrichtung immobilisiert.
Die Blattfeder 116 drückt
sie zu dem Befestigungsbolzen 108 und immobilisiert sie
in der Axialrichtung. Somit wird die Seitenplatte 106 in
Bezug auf die Befestigungsplatte 102 in Position gehalten.
In der Axialrichtung ist die einzige Kraft, die auf die Seitenplatte 106 in
Richtung der Befestigungsbolzen 108 wirkt, die durch die
Blattfeder 116 bereitgestellte. Somit wird die thermische
Verformung der Seitenplatte 106 durch ihre Axialbewegung
absorbiert.
-
Die
Druckeinrichtung, die verwendet wird, um die Seitenplatte 106 gegen
den Befestigungsbolzen 108 zu drücken, ist nicht auf die in 2 dargestellte
Blattfeder 116 beschränkt.
Jede Einrichtung kann verwendet werden, die die Seitenplatte 106 in Richtung
des Befestigungsbolzens 108 drückt, während ihr gestattet wird, sich
in Axialrichtung zu bewegen.
-
Die
zweite nicht beanspruchte Ausführungsform
ist in 7 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind neben der Druckeinrichtung,
um auf die Seitenplatte zu drücken,
sämtliche
Aspekte der Ausgestaltung identisch der vorangegangenen Ausführungsform,
so dass diese nicht weiter diskutiert werden, sondern lediglich
die Aspekte, die sich unterscheiden, erläutert werden. Elemente in 7,
die identisch derer in der vorausgegangenen Ausführungsform sind, wurden mit
den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
-
In 7 enthält die Aussparung 20a des
Turbinengehäuses 20 die
Seitenplatte 106 und die Druckkammer 150, die
die Druckeinrichtung bildet, um auf die Seitenplatte zu drücken. Vergleicht
man den ringförmigen
Vorsprung 150a der Ausführungsform
in 7 mit dem ringförmigen Vorsprung 20b der
Ausführungsform
in 2, sieht man, dass ersterer in seiner axialen
Dimension wesentlich länger ist,
so dass er in Kontakt mit der Rückseite
der Seitenplatte 106 kommt. Bei der Ausführungsform
in 7 ebenso wie bei der vorangegangenen Ausführungsform,
die in 2 dargestellt ist, ist die unterschiedliche Dimensionierung
des Innendurchmessers der Aussparung 20a und dem Außendurchmesser
der Seitenplatte 106 der kleinstmögliche Unterschied, der der
Seitenplatte 106 gestattet, sich in axialer Richtung zu
bewegen. Um jedoch vollständig
zu verhindern, dass Abgas aus dem Raum austritt, wird der Druck
in der Druckkammer größer gestaltet
als der der Düseneinheit 100.
Als Folge wird die Seitenplatte 106 zum Befestigungsbolzen 108 gedrückt, ebenso
wie in der Ausführungsform
in 2. Um den Druck in der Kammer 150 noch
höher zu
gestalten, kann eine ringförmige
Dichtung 152 zwischen dem ringförmigen Vorsprung 150a und
der Rückseite
der Seitenplatte 106 vorgesehen sein.