EP2018480A1 - Turbolader - Google Patents

Turbolader

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EP2018480A1
EP2018480A1 EP07725312A EP07725312A EP2018480A1 EP 2018480 A1 EP2018480 A1 EP 2018480A1 EP 07725312 A EP07725312 A EP 07725312A EP 07725312 A EP07725312 A EP 07725312A EP 2018480 A1 EP2018480 A1 EP 2018480A1
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EP
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stop
blade
guide
turbocharger
ring
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Ralf Böning
Dietmar Metz
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BorgWarner Inc
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Publication date
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    • F01D17/165—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for radial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially parallel to the rotor centre line
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    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position

Definitions

  • Such a turbocharger is known from EP 1 564 380 A1. To avoid weakening the adjusting ring this document proposes a stop which is integrally connected to the adjusting ring.
  • the projection of the stop of the known turbocharger limits the end positions by contact with mounting rings of the adjusting lever on the blades, which also makes precise adjustment of the end positions difficult, since the mounting rings of these blade adjustment levers are subject to manufacturing tolerances and on the other hand, as a result of the positioning (division) inaccuracies arise.
  • turbocharger specified in the preamble of claim 1, which allows a simplification of the assembly of the guide grid or diffuser, at least a simple and accurate adjustment of the minimum flow through the diffuser should be possible alone.
  • the stop with which at least one adjustment of the minimum flow through the nozzle cross-sections formed by the vanes is possible, as a separate component 1 det, dac irr. Grille fixieiL> ⁇ .i itsL, it is possible after the installation of the guide grille to rework this stop in a simple way for exact adjustment of the required stop position, since it is not integrally connected to the guide grille. If the need for a readjustment of one of the two end positions of the guide grid, it can be either simply selected and mounted a suitable fitment for the desired end position or adapted the intended stop member by reworking the projection and then mounted in the guide grille. Thus, it is possible to make a precise end position targeted, which is problematic in the generic turbocharger due to the integral formation of the stop.
  • the adjustment of the minimum flow is thus independent of turbine housing and other components of the turbocharger, such as e.g. the bearing housing. Also, the nozzle position between the bearing and turbine housing no longer has any influence on the minimum flow setting. Also, the wear of the adjusting lever and its engagement with the adjusting ring does not affect the minimum flow rate.
  • a guide grid is defined as each independently tradable objects.
  • Fig. 1 is a sectional perspective view of the basic structure of a turbocharger according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a first embodiment of a guide grid according to the invention
  • FIG. Fig. 3 is a corresponding to Fig. 2 perspective view of a second embodiment of the guide grid according to the invention.
  • a turbocharger 1 according to the invention is shown, which has a turbine housing 2 and a compressor housing 3 connected thereto via a bearing housing 19.
  • the housings 2, 3 and 19 are arranged along a rotation axis R.
  • the turbine housing 2 is shown partially in section to illustrate the arrangement of a vane ring 6 as part of a radially outer baffle 18 having a plurality of circumferentially spaced vanes 7 with pivot shafts 8.
  • nozzle cross-sections are formed, which are larger or smaller depending on the position of the guide vanes 7 and the turbine rotor 4 mounted in the middle on the axis of rotation R more or less with ⁇ em uoer a zurunr ⁇ anal y gergerrrten and Uüer a central port 10 discharged exhaust gas of an engine, to drive over the turbine rotor 4 a seated on the same shaft compressor rotor 17.
  • an actuating device 11 is provided.
  • This can be designed to be arbitrary, but a preferred embodiment, a control housing 12, which controls the control movement of a ram member 14 attached to her to implement the movement thereof to a located behind the blade bearing ring 6 adjusting 5 in a slight rotational movement of the same.
  • a clearance 13 for the vanes 7 is formed between the vane ring 6 and an annular part 15 of the turbine housing 2.
  • the blade bearing ring 6 has integrally formed spacers 16.
  • three spacers 16 are arranged at an angular distance of 120 ° in each case on the circumference of the blade bearing ring 6. In principle, it is However, it is possible to provide more or less such spacers 16.
  • Fig. 2 is a partial perspective view of a first embodiment of the guide grid 18 according to the invention is shown in an enlarged scale.
  • a blade lever 20 is shown having at one end a mounting ring 21 with a recess 22 in which one end of the blade shaft 8 is fixed.
  • a lever head 23 of the blade lever 20 is disposed in an engagement recess 24 of the adjusting ring 5 and thus is engaged with the adjusting ring 5 in engagement.
  • the stop 25 has a stop body 26 which has been fixed in the illustrated embodiment on the blade bearing ring 6.
  • the stop body 6 has a radially outwardly projecting Projection 27 which engages in a groove 31 of the adjusting ring 5.
  • the groove 31 of the adjusting ring 5 is delimited by two stop cams 29 and 30.
  • the stop cams 29 and 30 have stop counter surfaces facing inwardly in the groove 31, which engage with the corresponding adjacent ones 2, a stop position on the stop cam 29 for setting the minimum flow through the nozzle cross sections of the guide grid 18 is shown.
  • a stop web 28 is arranged which extends at right angles to the side surface 34.
  • This stop bar 28 can be reworked for exact position adjustment in case of need, should In the course of the assembly of the guide grid 18 it turns out that the exact position can not yet be set.
  • the stop 25 can then be separated from the blade bearing ring 6 and reworked in a precision device by removing a suitable portion of the stop web 28.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the guide grid 18 according to the invention.
  • the abutment 25 of the second embodiment is provided with an adjustment plate.
  • fixing plate 35 which can be fixed to the stopper body 26, such as by a Fixierclip 36.
  • any other types of mounting options for the adjusting plate 32 on the stopper body 26 are conceivable.
  • the adjusting plate 32 is provided with a stop plate 33 in the second embodiment, which extends parallel to the side surface 34 of the projection 27 and to this one apparent from Fig. 3 distance, so as to be able to define the exact stop position.
  • the stop position can be effected by the replacement of the adjusting plate 32, so that in this embodiment, an exact adjustment, in particular the minimum flow, in a simple and cost-effective manner is possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG) mit einem Turbinengehäuse (2) mit einem Zuführkanal (9) für Abgase; mit einem Turbinenrotor (4), der drehbar im Turbinengehäuse (2) gelagert ist; und mit einem Leitgitter (18), das den Turbinenrotor (4) radial außen umgibt, das einen Schaufellagerring (6) aufweist, das eine Mehrzahl von Leitschaufeln (7) aufweist, die jeweils eine im Schaufellagerring (6) gelagerte Schaufelwelle (8) aufweisen, das einen Verstellring (5) aufweist, der mit den Leitschaufeln (7) über zugeordnete, an den Schaufelwellen (8) an einem ihrer Enden befestigte Schaufelhebel (20) in Wirkverbindung steht, wobei jeder Schaufelhebel (20) am anderen Ende einen Hebelkopf (23) aufweist, der mit einer zugeordneten Eingriffsausnehmung (24) des Verstellrings (5) in Eingriff bringbar ist, und das einen Anschlag (25) zumindest zur Einstellung des Minimaldurchflusses durch die von den Leitschaufeln (7) gebildeten Düsenquerschnitte aufweist, wobei der Anschlag (25) als separates im Leitgitter (18) fixierbares Bauteil ausgebildet ist.

Description

Turbo 1 ade r
Beschreibung
υie ürfinäung Detrirrt einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiger Turbolader ist aus der EP 1 564 380 Al bekannt. Zur Vermeidung einer Schwächung des Verstellringes schlägt diese Druckschrift einen Anschlag vor, der einteilig mit dem Verstellring verbunden ist.
Durch die einteilige Ausbildung des Anschlages am Verstellring ist es jedoch bei dem bekannten Turbolader, wenn überhaupt, nur unter relativ hohem Aufwand möglich, den Vorsprung des Anschlages nach der Montage des Leitgitters nachzubearbeiten, wenn beispielsweise eine Korrektur der Endlagen des Leitgitters vorgenommen werden soll bzw. muss. Ferner begrenzt der Vorsprung des Anschlages des bekannten Turboladers die Endstellungen durch Anlage an Befestigungsringen der Verstellhebel an den Schaufeln, was eine genaue Einstellung der Endlagen ebenfalls erschwert, da die Befestigungsringe dieser Schaufelverstellhebel zum einem Fertigungstoleranzen unterliegen und zum anderen infolge der Positionierung (Teilung) Ungenauigkei- ten entstehen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Turbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der eine Vereinfachung der Montage des Leitgitters bzw. Leitapparates ermöglicht, wobei zumindest eine einfache und genaue Einstellung des Minimaldurchflusses mittels des Leitapparates allein möglich sein soll.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Dadurch, dass der Anschlag, mit dem zumindest eine Einstellung des Minimaldurchflusses durch die von den Leitschaufeln gebildeten Düsenquerschnitte möglich ist, als ein separates Bauteil 1 det ist, dac irr. Leitgitter fixieiL>α.i itsL, ist es möglich, nach der Montage des Leitgitters diesen Anschlag auf einfache Art und Weise zur exakten Einstellung der geforderten Anschlagposition nachzubearbeiten, da er nicht einstückig mit dem Leitgitter verbunden ist. Ergibt sich die Notwendigkeit einer Nachjustierung einer der beiden Endstellungen des Leitgitters, kann somit entweder auf einfache Art und Weise ein für die gewünschte Endstellung passendes Anschlagteil ausgewählt und montiert werden oder das vorgesehene Anschlagteil durch Nachbearbeitung des Vorsprunges angepasst und dann im Leitgitter montiert werden. Somit ist es möglich, eine genaue Endlagenstellung gezielt vorzunehmen, was beim gattungsgemäßen Turbolader aufgrund der einstückigen Ausbildung des Anschlages problematisch ist.
Vom Prinzip her ist es möglich, den Anschlag sowohl am fest im Gehäuse stehenden Lagerring oder am beweglichen Verstellring zu fixieren. Je nach dem wirkt dann der Vorsprung des Anschlages entweder mit Gegenanschlagflachen des Verstellringes oder mit den Befestigungsringen der Schaufelhebel zusammen. Ferner ergibt sich der Vorteil, dass der gesamte Leitapparat als Kartusche komplett vormontiert und der Minimaldurchfluss eingestellt werden kann bevor er dann in das Turbinengehäuse eingelegt wird.
Die Einstellung des Minimaldurchflusses erfolgt somit unabhängig von Turbinengehäuse und anderen Komponenten des Turboladers, wie z.B. dem Lagergehäuse. Auch hat die Stutzenstellung zwischen Lager- und Turbinengehäuse keinen Einfluß mehr auf die Minimaldurchflusseinstellung. Ebenfalls wirkt sich der Verschleiß des Verstellhebels und dessen Eingriff am Verstellring nicht auf die Minimaldurchflussmenge aus .
Weiterhin ist es denkbar, direkt beim Schweißen die Schaufelwellen mit den Schaufelhebeln in der für die Minimalflusseinstellung erforderlichen Postion zu verbinden und dadurch auf einen naclilvjlyeiiutüi EiaaLeliprozess zu verzichten. Aul diese Weise wird das Risiko und die Möglichkeit einer Minimalflussveränderung ausgeschlossen .
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
In Anspruch 8 ist ein Leitgitter als jeweils selbstständig handelbares Objekte definiert.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 eine geschnittene perspektivische Darstellung des grundsätzlichen Aufbaues eines erfindungsgemäßen Turboladers;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leitgitters; Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitgitters.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Turbolader 1 dargestellt, der ein Turbinengehäuse 2 und ein damit über ein Lagergehäuse 19 verbundenes Kompressorgehäuse 3 aufweist. Die Gehäuse 2, 3 und 19 sind entlang einer Rotationsachse R angeordnet. Das Turbinengehäuse 2 ist teilweise im Schnitt gezeigt, um die Anordnung eines Schaufellagerrings 6 als Teil eines radial äußeren Leitgitters 18 zu verdeutlichen, das eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Leitschaufeln 7 mit Schwenkachsen bzw. Schaufelwellen 8 aufweist. Hierdurch werden Düsenquerschnitte gebildet, die je nach der Lage der Leitschaufeln 7 größer oder kleiner sind und den in der Mitte an der Rotationsachse R gelagerten Turbinenrotor 4 mehr oder weniger mit αem uoer einen zurunrκanal y zugerunrten und uüer einen Zentralstutzen 10 abgeführten Abgas eines Motors beaufschlagen, um über den Turbinenrotor 4 einen auf der selben Welle sitzenden Verdichterrotor 17 anzutreiben.
Um die Bewegung bzw. die Lage der Leitschaufeln 7 zu steuern, ist eine Betätigungseinrichtung 11 vorgesehen. Diese kann an sich beliebig ausgebildet sein, jedoch weist eine bevorzugte Ausführungsform ein Steuergehäuse 12 auf, das die Steuerbewegung eines an ihr befestigten Stößelgliedes 14 steuert, um dessen Bewegung auf einen hinter dem Schaufellagerring 6 gelegenen Verstellring 5 in eine leichte Drehbewegung desselben umzusetzen. Zwischen dem Schaufellagerring 6 und einem ringförmigen Teil 15 des Turbinengehäuses 2 wird ein Freiraum 13 für die Leitschaufeln 7 gebildet. Um diesen Freiraum 13 sichern zu können, weist der Schaufellagerring 6 einstückig geformte Abstandshalter 16 auf. Im Beispielsfalle sind drei Abstandshalter 16 in einem Winkelabstand von jeweils 120° am Umfang des Schaufellagerrings 6 angeordnet. Vom Prinzip her ist es jedoch möglich, mehr oder weniger derartige Abstandshalter 16 vorzusehen.
In Fig. 2 ist eine perspektivische Teilansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitgitters 18 in vergrößertem Maßstab dargestellt.
Repräsentativ für sämtliche Schaufelhebel dieses Leitgitters 18 ist ein Schaufelhebel 20 dargestellt, der an einem Ende einen Befestigungsring 21 mit einer Ausnehmung 22 aufweist, in der ein Ende der Schaufelwelle 8 fixiert ist.
Ein Hebelkopf 23 des Schaufelhebels 20 ist in einer Eingriffsausnehmung 24 des Verstellrings 5 angeordnet und steht somit mit dem Verstellring 5 in Eingriff.
Fciπci vcidt;uLli(jLL Fiy . 2 die Anordnung eines Anschlages Z5 in Form eines separaten Bauteils. Der Anschlag 25 weist einen Anschlagkörper 26 auf, der bei der dargestellten Ausführungsform am Schaufellagerring 6 fixiert worden ist. Der Anschlagkörper 6 weist einen radial nach außen ragenden Vorsprung 27 auf, der in eine Nut 31 des Verstellringes 5 eingreift. Die Nut 31 des Verstellringes 5 wird von zwei Anschlagnocken 29 und 30 begrenzt. Die Anschlagnocken 29 und 30 weisen nach innen in die Nut 31 weisende Anschlaggegenflächen auf, die mit der entsprechenden benachbarten Fläche des Vorsprunges 27 in Eingriff treten können. Im Fall der Darstellung der Fig. 2 ist eine Anschlagstellung am Anschlagnocken 29 zur Einstellung des Minimaldurchflusses durch die Düsenquerschnitte des Leitgitters 18 gezeigt.
Wie Fig. 2 ferner verdeutlicht, ist am oberen Ende einer auf den Anschlagnocken 29 weisenden Seitenfläche 34 ein Anschlagsteg 28 angeordnet, der sich im rechten Winkel zur Seitenfläche 34 erstreckt. Dieser Anschlagsteg 28 kann zur genauen Lageeinstellung im Bedarfsfalle nachbearbeitet werden, sollte sich im Zuge der Montage des Leitgitters 18 herausstellen, dass die genaue Position noch nicht eingestellt werden kann. Zu diesem Zwecke kann dann der Anschlag 25 vom Schaufellagerring 6 getrennt werden und in einem Präzisionsgerät durch Abtragen eines geeigneten Anteils des Anschlagsteges 28 nachbearbeitet werden.
In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitgitters 18 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind sämtliche Teile, die denjenigen der Fig. 2 entsprechen, mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass hinsichtlich Ausbildung und Funktion auf die voranstehende Beschreibung verwiesen werden kann.
Im Gegensatz zur Anbringung eines Anschlagsteges 28 ist der Anschlag 25 der zweiten Ausführungsform mit einem Einstell- hl^rh ^o verseher.. DΞLC Ξinctcllblech. 32 wcibL eint: Fixierplatte 35 auf, die am Anschlagkörper 26 festgelegt werden kann, wie beispielsweise durch einen Fixierclip 36. Natürlich sind auch jedwede andere Arten von Befestigungsmöglichkeiten für das Einstellblech 32 am Anschlagkörper 26 denkbar.
Anstelle des Anschlagsteges 28 ist bei der zweiten Ausführungsform das Einstellblech 32 mit einer Anschlagplatte 33 versehen, die parallel zur Seitenfläche 34 des Vorsprunges 27 verläuft und zu dieser einen aus Fig. 3 ersichtlichen Abstand einnimmt, um so die genaue Anschlagposition definieren zu können.
Durch diese Ausführungsform kann mithin die Anschlagposition durch das Austauschen des Einstellbleches 32 bewirkt werden, so dass auch bei dieser Ausführungsform eine exakte Einstellung, insbesondere des Minimaldurchflusses, auf einfache und kostengünstige Art und Weise möglich ist. Zur Ergänzung der Offenbarung wird explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Fig. 1 bis 3 verwiesen.
Bezugszeichenliste
1 Turbolader
2 Turbinengehäuse
3 Kompressorgehäuse
4 Turbinenrotor
5 Verstellring
6 Schaufellagerring
7 Leitschaufeln
8 Schaufelwelle
9 Zuführkanal
10 Axialstutzen
11 Betätigungseinrichtung
12 Steuergehäuse
13 Freiraum für Leitschaufeln 7
14 Stößelglied 5 Ringförmiger Teil des Turbinengehäuses 2 6 Abstandshalter/Distanznocken 7 Kompressorrotor 8 Leitgitter/Leitapparat 9 Lagergehäuse 0 Schaufelhebel 1 Befestigungsring 2 Ausnehmung 3 Hebelkopf 4 Eingriffsausnehmungen 5 Anschlag 6 Anschlagkörper 7 Vorsprung 8 Anschlagsteg 9, 30 Anschlagnocken 1 Nut 2 Einstellblech 3 Anschlagplatte 4 Seitenflächen 5 Fixierplatte 6 Fixierclip

Claims

Ansprüche
1. Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG)
mit einem Turbinengehäuse (2) mit einem Zuführkanal (9) für Abgase; mit einem Turbinenrotor (4) , der drehbar im Turbinengehäuse (2) gelagert ist; und mit einem Leitgitter (18),
• das den Turbinenrotor (4) radial außen umgibt,
• das einen Schaufellagerring (6) aufweist,
• das eine Mehrzahl von Leitschaufeln (7) aufweist, die jeweils eine im Schaufellagerring (6) gelagerte Schaufelwelle (8) aufweisen,
• das einen Verstellring (5) aufweist, der mit den Leitschaufeln (7) über zugeordnete, an den Schaufelwellen (8) an einem ihrer Enden befestigte Schaufelhebel (20) in Wirkverbindung steht, wobei jeder Schaufelhebel (20) am anderen Ende einen Hebelkopf (23) aufweist, der mit einer zugeordneten Eingriffsausnehmung (24) des Verstellrings (5) in Eingriff bringbar ist, und
• das einen Anschlag (25) zumindest zur Einstellung des Minimaldurchflusses durch die von den Leitschaufeln (7) gebildeten Düsenquerschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet,
• dass der Anschlag (25) als separates im Leitgitter (18) fixierbares Bauteil ausgebildet ist.
2. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (25) am Schaufellagerring (6) fixierbar ist und einen Vorsprung (27) aufweist, der in eine Nut (31) des Verstellrings (5) eingreift.
3. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (25) am Verstellring (5) fixierbar ist und in einen von Befestigungsringen (21) benachbarter Leitschaufeln (7) begrenzten Zwischenraum eingreift.
4. Turbolader nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (27) einen Anschlagsteg (28) aufweist.
5. Turbolader nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (25) mit einem Einstellblech (32) versehen ist.
6. Turbolader nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellblech (32) als auswechselbares, in seinen Dimensionen änderbares und am Anschlag (25) fixierbares Bauteil ausgebildet ist.
7. Turbolader nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimaldurchfluss durch die Positionierung von Schaufelwelle (8) zu Schaufelhebel (20) eingestellt ist.
8. Leitgitter (18) für einen Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG), das einen Turbinenrotor (4) des Turboladers (1) radial außen umgibt und folgende Teile aufweist :
• einen Schaufellagerring (6),
• eine Mehrzahl von Leitschaufeln (7), die jeweils eine im Schaufellagerring (6) gelagerte Schaufelwelle (8) aufweisen,
• einen Verstellring (5), der mit den Leitschaufeln (7) über zugeordnete, an den Schaufelwellen (8) an einem ihrer Enden befestigte Schaufelhebel (20) in Wirkver- bindμng steht, wobei jeder Schaufelhebel (20) am anderen Ende einen Hebelkopf (32) aufweist, der mit einer zugeordneten Eingriffsausnehmung (24) des Verstellrings (5) in Eingriff bringbar ist, und • einen Anschlag (25) zumindest zur Einstellung des Minimaldurchflusses durch die von den Leitschaufeln
(7) gebildeten Düsenquerschnitte, gekennzeichnet durch
• zumindest eines der kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bis 7.
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