JP2013542372A - Insert parts for turbines for exhaust gas turbocharger, exhaust gas turbocharger, exhaust gas turbocharger - Google Patents
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Abstract
本発明は排気ガスターボチャージャー(10、10I、10II、10III、10IV、10V、10VI、10VI)のタービン(12)のための挿入部品(36、36I、36II、36III、36IV、36V、36VI)に関し、それは少なくとも部分的にタービン(12)のハウジング(14)に挿入されることが可能であり、挿入部品の円周方向に少なくとも部分にわたって円周方向(48)に拡張し、少なくとも1つの螺旋通路(38、40、42、44)を備えて提供され、それを通してタービン(12)を流れる排気ガスが流れることが可能であり、挿入部品(36、36I、36II、36III、36IV、36V、36VI)の少なくとも1つの端面部(82、84)上で軸方向(49)に少なくとも部分的に開かれて設計されている。
【選択図】図1The present invention relates to an insert (36, 36 I , 36 II ) for the turbine (12) of an exhaust gas turbocharger (10, 10 I , 10 II , 10 III , 10 IV , 10 V , 10 VI , 10 VI ). 36 III , 36 IV , 36 V , 36 VI ), which can be inserted at least partly into the housing (14) of the turbine (12) and circumferentially at least partly in the circumferential direction of the insert part. Expanded in the direction (48) and provided with at least one helical passage (38, 40, 42, 44) through which exhaust gas flowing through the turbine (12) can flow and the insert (36 , 36 I , 36 II , 36 III , 36 IV , 36 V , 36 VI ) at least partially open in the axial direction (49) on at least one end face (82, 84) .
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、請求項1に記載の排気ガスターボチャージャーのための挿入部品、請求項4に記載の内燃機関エンジンのための排気ガスターボチャージャー、請求項7の前段に明記された種類の排気ガスターボチャージャー用のタービン、請求項8に記載の排気ガスターボチャージャー、および請求項9の前段に明記された種類の排気ガスターボチャージャーに関する。
The invention relates to an insert for an exhaust gas turbocharger according to
特許文献1は、ターボ機械のためのスパイラルハウジングを公開し、具体的には少なくとも部分的に調節可能な横断面を持つ排気ガスターボチャージャーであり、スパイラルハウジングの放射状の内壁へと滑動的に導かれこの壁と関連して円周方向に移動させることが可能な少なくとも1つのトングを持つ。
特許文献2は、ガスターボチャージャーからなる車両のための内燃機関エンジンを公開したことで知られる。排気ガスターボチャージャーは内燃機関エンジンの吸気系統内のコンプレッサーと、内燃機関エンジンの排気ガス装置内のタービンからなり、タービンは排気ガス装置の排気ガスラインに連結した螺旋通路からなるタービンハウジングとタービンホイールを持つ。タービンホイールは、タービンホイールの収容空間内に配置され、タービンホイールへの回転が固定された方式での軸を介して接続されたコンプレッサーのコンプレッサホイールを駆動する目的で、螺旋通路に導かれた内燃機関エンジンの排気ガスによって動くことができる。タービンは、螺旋通路の螺旋の入口横断面と螺旋通路のノズル横断面が収容空間に一緒に調節されることが可能な作動装置を備える。 Patent Document 2 is known for the disclosure of an internal combustion engine for a vehicle composed of a gas turbocharger. The exhaust gas turbocharger includes a compressor in an intake system of an internal combustion engine and a turbine in an exhaust gas device of the internal combustion engine, and the turbine includes a turbine housing and a turbine wheel including a spiral passage connected to an exhaust gas line of the exhaust gas device. have. The turbine wheel is arranged in the turbine wheel housing space and is connected to the helical passage for the purpose of driving the compressor wheel of a compressor connected via a shaft in a manner fixed to the turbine wheel. Can be moved by engine engine exhaust gas. The turbine comprises an actuating device in which the spiral inlet cross section of the spiral passage and the nozzle cross section of the spiral passage can be adjusted together in the receiving space.
公知の排気ガスターボチャージャーの製造コストを減らすさらなる可能性がある。 There is a further possibility of reducing the production costs of known exhaust gas turbochargers.
したがって本発明の目的は、排気ガスターボチャージャーのタービン、内燃機関エンジンの排気ガスターボチャージャー、および排気ガスターボチャージャー用のタービンの挿入部品を提供することにあり、その結果排気ガスターボチャージャーの製造コストが低減される。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide an exhaust gas turbocharger turbine, an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, and a turbine insert for an exhaust gas turbocharger, resulting in the manufacturing cost of the exhaust gas turbocharger. Is reduced.
この目的は、請求項1の特徴を持つ排気ガスターボチャージャーのタービンの挿入部品を用いて、請求項4の特徴を持つ内燃機関エンジンのための排気ガスターボチャージャーを用いて、請求項7の特徴を持つ排気ガスターボチャージャー用のタービンを用いて、請求項8の特徴をもつ排気ガスターボチャージャーを用いて、および請求項9の特徴を持つ排気ガスターボチャージャー用のタービンを用いて、達成される。本発明の好ましい顕著な改良点を含む有利な実施形態は、各請求項に明記されている。
This object is achieved by using an exhaust gas turbocharger turbine insert with the features of
本発明の第1の側面は、排気ガスターボチャージャーのための挿入部品に関するものであり、それは少なくとも部分的に、特には完全に、タービンのハウジングへの挿入が可能であり、少なくとも1つの螺旋通路が設けられ、挿入部品の円周方向に少なくとも円周の一部にわたって延びそれを通してタービンを通って流れる排気ガスの流動が可能である。挿入部品とタービンの軸方向では、挿入部品の少なくとも1つの端面部において、螺旋通路は少なくとも部分で開かれるように設計されている。 The first aspect of the present invention relates to an insert for an exhaust gas turbocharger, which is at least partially, in particular completely, insertable into a turbine housing, at least one helical passage. Is provided, which allows the exhaust gas to flow through the turbine through at least a portion of the circumference in the circumferential direction of the insert. In the axial direction of the insert part and the turbine, the spiral passage is designed to be opened at least partly on at least one end face of the insert part.
挿入部品は、具体的には螺旋通路のオープンな設計により、特にすばやく安価に製造されることが可能である。例えば、挿入部品は旋削部品および/またはミルドパーツとして製造される。すなわち旋削および/またはミーリングによるかまたは他の製造処理により、具体的にはカッティングにより製造される。挿入部品は、インベストメント鋳造処理を使用するインベストメント鋳造部品として設計されることも可能である。挿入部品は、製造処理の組み合わせにより、具体的には後述の製造処理を通して製造されることも可能である。螺旋通路のオープンな設計により、例えばロストコアのような高額でコストのかかる鋳造処理は不要である。このことにより、挿入部品と、従ってタービンの製造コストを低く抑えられ、従って排気ガスターボチャージャーの特に低い製造コストを有利に達成できる。 The insert can be produced particularly quickly and inexpensively, in particular by the open design of the spiral passage. For example, the insert part is manufactured as a turning part and / or a milled part. That is, it is produced by turning and / or milling or by other production processes, in particular by cutting. The insert part can also be designed as an investment casting part using an investment casting process. The insert part can also be manufactured through a manufacturing process, which will be described later, by a combination of manufacturing processes. The open design of the spiral passage eliminates the need for expensive and costly casting processes such as a lost core. This makes it possible to keep the production costs of the insert parts and thus the turbine low, and thus advantageously achieve a particularly low production cost of the exhaust gas turbocharger.
本発明の有利な実施形態の1つは、挿入部品の、従ってタービンの円周方向の少なくとも一方の端面部で、螺旋通路が円周方向に完全に開くように設計されていることである。これは挿入部品の特にすばやく安価な製造を可能にし、その結果排気ガスターボチャージャーの製造コストを低く抑えられる。自動車のシリーズ製造においては、排気ガスターボチャージャーは部品を特に数多く製造する必要がある。低い製造コストは、本発明による挿入部品によって可能となり、自動車のコストを減らす経済効果が特に有利にもたらされる。 One advantageous embodiment of the invention is that the spiral passage is designed to open completely in the circumferential direction on at least one end face of the insert part and thus in the circumferential direction of the turbine. This enables a particularly quick and inexpensive production of the insert part, so that the production costs of the exhaust gas turbocharger can be kept low. In the production of automobile series, the exhaust gas turbocharger needs to produce a particularly large number of parts. Low manufacturing costs are made possible by the insert according to the invention, with the economic effect of reducing the cost of the vehicle being particularly advantageous.
本発明による挿入部品はまた、タービンを流れる排気ガスの特に有利な誘導が可能であり、これらは例えばラジアルタービンとしてタービンのタービンホイールに設計され、排気ガスターボチャージャーの組み立てられた状態で、少なくとも本質的に円形の挿入部品のラジアル方向に挿入部品の内側に誘導される。螺旋通路は、出口開口部を持ち、これを介して螺旋通路が挿入部品の内側の挿入部品のラジアル方向に開き、およびタービンホイールが螺旋通路を通じて流れる排気ガスによって作動する。つまり、螺旋通路は排気ガスが、少なくとも本質的に挿入部品またはタービンホイールのラジアル方向にタービンホイールに向かって流れることができるように誘導し、従って後者を駆動することが可能になる。 The insert according to the invention is also capable of a particularly advantageous induction of the exhaust gas flowing through the turbine, which is designed at the turbine wheel of the turbine, for example as a radial turbine, at least essentially in the assembled state of the exhaust gas turbocharger. In the radial direction of the circular insert, it is guided inside the insert. The spiral passage has an outlet opening through which the spiral passage opens in the radial direction of the insert inside the insert and the turbine wheel is actuated by exhaust gas flowing through the spiral passage. That is, the spiral passage guides the exhaust gas to flow toward the turbine wheel at least essentially in the radial direction of the insert or turbine wheel, thus allowing the latter to be driven.
本発明の第1の側面の有利な実施形態の1つは、挿入部品は少なくとも1つのさらなる螺旋通路を持つことであり、それは周囲の少なくとも1部にわたって挿入部品の円周方向に延び、したがってタービンを流れる排気ガスの流動が可能であり、さらなる螺旋通路が挿入部品の少なくとも1つの端面部の軸方向に部分的に開くように設計されていることである。これは、挿入部品が特にすばやく安価に製造可能であることを意味し、たとえ多くの螺旋通路であっても、少なくとも2つ、あるいは3つ以上であっても提供される。いくつもの螺旋通路を持つ挿入部品は、タービンホイールへの好ましい流動が可能であり、それによってタービンは特に効果的に操作することが可能である。タービンホイールに関する限りでの好ましい流動条件により、タービンの効果的な操作は、排気ガスターボチャージャー全体の効率性を増すという点で、非常に有益な効果を持ち、排気ガスターボチャージャーを使用して装填される排気ガスターボチャージャーに割当てられた内燃機関エンジンの燃費とCO2排出量を抑制する。 One advantageous embodiment of the first aspect of the present invention is that the insert has at least one further spiral passage, which extends in the circumferential direction of the insert over at least a portion of the periphery and is therefore a turbine. In which the exhaust gas flowing therethrough is possible, and the further helical passage is designed to open partially in the axial direction of at least one end face of the insert. This means that the insert can be manufactured particularly quickly and inexpensively, even if it has many helical passages, provided with at least two, or more than three. An insert with a number of helical passages allows a favorable flow to the turbine wheel, whereby the turbine can be operated particularly effectively. Due to the favorable flow conditions as far as the turbine wheel is concerned, the effective operation of the turbine has a very beneficial effect in that it increases the overall efficiency of the exhaust gas turbocharger and is loaded using the exhaust gas turbocharger. The fuel consumption and CO 2 emission of the internal combustion engine allocated to the exhaust gas turbocharger to be controlled are suppressed.
この時点で留意されたいことは、挿入部品は他の流体エネルギー機械、具体的には過給器のための内燃機関エンジンの排気ガスターボチャージャーとして使用されることも可能であることである。本発明によれば挿入部品は過給器、例えばターボエンジンの過給器や燃料電池の過給器として、使用されることが可能である。この場合、燃料電池から出た排気ガスはタービンを通って流れ、燃料電池から出た排気ガスは、本発明によれば挿入部品を使用した特に好ましい方法によって、タービンホイールに誘導される。 It should be noted at this point that the insert can also be used as an exhaust gas turbocharger for other fluid energy machines, specifically an internal combustion engine for a supercharger. According to the invention, the insert can be used as a supercharger, for example as a turbocharger for turbo engines or a supercharger for fuel cells. In this case, the exhaust gas exiting the fuel cell flows through the turbine, and the exhaust gas exiting the fuel cell is directed to the turbine wheel by a particularly preferred method using inserts according to the present invention.
本発明によれば、挿入部品が多くの螺旋通路を持つ場合、それらは、例えば挿入部品の円周方向に互いの背面に、および/または同じ高さの軸方向に、配置される。また螺旋通路は挿入部品の軸方向に互いに横並びに、および/または同じ高さの円周方向に、配置されることも可能である。螺旋通路の対応する配置は、ここではタービンの使用およびそれに従って選択された対応する条件に適合する。 According to the invention, if the insert part has many helical passages, they are arranged, for example, on the back side of each other in the circumferential direction of the insert part and / or in the axial direction of the same height. It is also possible for the helical passages to be arranged side by side in the axial direction of the insert part and / or circumferentially at the same height. The corresponding arrangement of the spiral passages is here adapted to the use of the turbine and the corresponding conditions selected accordingly.
本発明の第2の側面は、内燃機関エンジンの排気ガスターボチャージャーに関するものであり、それはタービンおよび少なくとも1つの挿入部品、本発明によれば具体的には、少なくとも部分的にタービンのタービンハウジング内に収容された挿入部品を含む。挿入部品は少なくとも1つの螺旋通路を持ち、それは挿入部品の円周方向にその円周の少なくとも部分にわたって延びており、タービンを通って流れる排気ガスが流れることができ、螺旋通路は、挿入部品の少なくとも一方の端面部で排気ガスターボチャージャーの軸方向に少なくとも部分的に開かれて設計されている。本発明の第1の側面の有利な実施形態は、本発明の第2の側面の有利な実施形態としてみなされ、逆も成り立つ。本発明の第1の側面に関連してすでに述べたように、具体的には螺旋通路のオープンな設計により挿入部品は特に安価に製造することができ、それはタービン、つまり排気ガスターボチャージャー全体の製造コストを減らすという点でプラスの効果を持つ。 A second aspect of the present invention relates to an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, which comprises a turbine and at least one insert, in particular according to the invention, at least partially within the turbine housing of the turbine. Including the inserted parts. The insert has at least one spiral passage that extends in at least a portion of the circumference in the circumferential direction of the insert and allows exhaust gas flowing through the turbine to flow therethrough, the spiral passage of the insert being At least one end face portion is designed to be at least partially opened in the axial direction of the exhaust gas turbocharger. Advantageous embodiments of the first aspect of the invention are regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa. As already mentioned in connection with the first aspect of the present invention, in particular, the open design of the spiral passage allows the insert part to be manufactured particularly inexpensively, which means that the entire turbine, ie the exhaust gas turbocharger, can be manufactured. It has a positive effect in terms of reducing manufacturing costs.
本発明の第2の側面の有利な実施形態では、螺旋通路は、挿入部品の一方の端面部で、排気ガスターボチャージャーの出口の方向を向いて、排気ガスターボチャージャーの軸方向に、少なくとも部分的に開かれて設計されており、および/または排気ガスターボチャージャーは排気ガスターボチャージャーのローターを支える軸受ハウジングを持ち、螺旋通路は、挿入部品の一方の端面部で、軸受ハウジングの方向を向いて、排気ガスターボチャージャーの軸方向に少なくとも部分的に開かれて設計されている。少なくとも1つの螺旋通路を通じて、挿入部品はここでは、排気ガスターボチャージャーのタービンのタービンホイールへの排気ガスの特に好ましい誘導が可能であり、それによって排気ガスターボチャージャー全体は特に効率的に作動する。同時に、挿入部品は特に安価に製造される。 In an advantageous embodiment of the second aspect of the invention, the spiral passage is at least partly in the axial direction of the exhaust gas turbocharger at one end face of the insert part, facing the outlet of the exhaust gas turbocharger. The exhaust gas turbocharger has a bearing housing that supports the rotor of the exhaust gas turbocharger, and the spiral passage faces the bearing housing at one end face of the insert. The exhaust gas turbocharger is designed to be at least partially opened in the axial direction. Through the at least one helical passage, the insert part here allows a particularly favorable induction of the exhaust gas to the turbine wheel of the turbine of the exhaust gas turbocharger, whereby the entire exhaust gas turbocharger operates particularly efficiently. At the same time, the insert parts are manufactured particularly inexpensively.
本発明の第2の側面における挿入部品は、例えば、旋削部品および/またはミーリング部品、つまり旋削および/またはミーリングにより、または、他の、具体的にはカッティングを伴う製造処理により、および/または、インベストメント鋳造処理を通じて製造される部品としても、設計される。本発明の第2の側面における挿入部品は、記載された製造処理の組み合わせによって、または他の製造処理の組み合わせによっても製造することが可能である。 The insert part in the second aspect of the invention is, for example, a turning part and / or a milling part, i.e. by turning and / or milling, or by other, in particular a manufacturing process with cutting, and / or It is also designed as a part manufactured through the investment casting process. The insert in the second aspect of the invention can be manufactured by a combination of the described manufacturing processes or by a combination of other manufacturing processes.
本発明の第1及び第2の側面双方における挿入部品は、共に、他の方法で溶接および/または接続または結合された板金の多くの部品からなる板金部品として設計することも可能である。 The inserts in both the first and second aspects of the present invention can both be designed as sheet metal parts consisting of many parts of sheet metal that are otherwise welded and / or connected or joined together.
少なくとも1つの螺旋通路または多くの螺旋通路を覆うことができ、従って排気ガスをタービンホイールへ好ましい方法で誘導することができるために、本発明の第2の側面における挿入部品は、例えば、排気ガスターボチャージャーの更なる部品に当接して配置される。挿入部品は部品に当接し、部品は螺旋通路のオープンに設計された領域を、例えば壁を使用して覆う。部品とは、例えばタービンハウジングである。 In order to be able to cover at least one spiral passage or a number of spiral passages and thus to direct the exhaust gas to the turbine wheel in a preferred way, the insert part in the second aspect of the invention is for example an exhaust gas Arranged against a further part of the turbocharger. The insert part abuts the part and the part covers the open designed area of the spiral passage, for example using a wall. The component is, for example, a turbine housing.
効率を低減する漏洩を回避するためには、力を加えることによって、挿入部品が螺旋通路の開口部を覆う部品と当接し従って接触していることを保つことが有利である。この目的のために、挿入部品は、例えば軸受ハウジングの上で間接的に支えられ、その結果挿入部品は力を加えることにより、部品に当接して保持されるか、または部品は力を加えることによって、挿入部品に当接して保持される。 In order to avoid leaks that reduce efficiency, it is advantageous to apply force to keep the insert part abutting and thus in contact with the part covering the opening of the spiral passage. For this purpose, the insert part is supported indirectly, for example on a bearing housing, so that the insert part is held against the part by applying a force or the part applies a force. Thus, it is held in contact with the inserted part.
バネ要素、具体的には円盤バネは、挿入部品が軸受ハウジング上で支えられることによって、有利に提供される。軸受ハウジングはここでは、少なくとも部分的に、挿入部品またはタービンハウジングの部品および/またはその一部に、少なくとも間接的に支えられることができる。 A spring element, in particular a disc spring, is advantageously provided by the insertion part being supported on the bearing housing. Here, the bearing housing can be supported at least partly, at least indirectly, on the insert part or part of the turbine housing and / or part thereof.
本発明のさらなる実施形態では、少なくとも1つの蓋要素が、螺旋通路が開くように設計されている螺旋通路の領域を少なくとも部分的に覆うようにするために、提供される。開くように設計されている螺旋通路の領域は、有利には、蓋要素によって完全に覆われ、そのため排気ガスは特に好ましい方法でタービンホイールへ誘導されることができる。 In a further embodiment of the invention, at least one lid element is provided to at least partially cover the area of the spiral passage that is designed to open the spiral passage. The region of the spiral passage that is designed to open is advantageously completely covered by the lid element, so that the exhaust gas can be directed to the turbine wheel in a particularly preferred manner.
蓋要素は、具体的にはタービンハウジングおよび挿入部品と比較すると、螺旋通路を部分的に覆うための単純で少なくとも圧倒的に平らな構造を持つことが可能である点において有利である。この単純な構造により、特に蓋要素が少なくとも部分的に平らに設計されている場合、排気ガスターボチャージャーの作動中、温度ストレスの変化の可能性の下で、蓋はその形状を少なくとも本質的に一様に失う。その結果、排気ガスが螺旋通路から流れ出ることが可能な、効率を低減する漏洩は、少なくとも本質的に避けられ、または同種の漏洩は非常に小さい。ここでは、力を加えることを通して、蓋要素が螺旋通路を覆うために、具体的には気密的な方法で、蓋要素が少なくとも間接的に挿入部品の上に保持された場合、有利である。この目的のために、挿入部品の一方で、および軸受ハウジングの一方で、例えば蓋要素を支えることが可能である。ここでは、蓋要素が挿入部品に対して力を加えられ、特に固くその上に保持されることにより、少なくとも1つのバネ要素を使用することも可能である。 The lid element is advantageous in that it can have a simple and at least overwhelmingly flat structure for partially covering the helical passage, in particular when compared to the turbine housing and the insert part. With this simple construction, especially when the lid element is designed at least partially flat, the lid will at least essentially change its shape under the possibility of temperature stress changes during operation of the exhaust gas turbocharger. Loss uniformly. As a result, leaks that reduce the efficiency with which exhaust gases can flow out of the spiral passage are at least essentially avoided or similar leaks are very small. Here, it is advantageous if the lid element is held on the insertion part at least indirectly, in an airtight manner, in particular in an airtight manner, through the application of force. For this purpose, it is possible, for example, to support a lid element on one of the insert parts and on one side of the bearing housing. Here, it is also possible to use at least one spring element, with the lid element being subjected to a force on the insertion part, in particular being held firmly on it.
本発明の第2の側面における排気ガスターボチャージャーの製造コストを抑えるさらなる実施形態は、タービンハウジングとは分離した要素として設計され、排気ガスターボチャージャーの組立の部分のタービンハウジング内に挿入される、挿入部品のためのものである。これは、ターボチャージャーが、すばやく安価に組み立てられることが可能であることを意味する。 A further embodiment of reducing the manufacturing costs of the exhaust gas turbocharger in the second aspect of the invention is designed as a separate element from the turbine housing and inserted into the turbine housing in the part of the exhaust gas turbocharger assembly, For insert parts. This means that the turbocharger can be assembled quickly and inexpensively.
本発明の第3の側面は、タービンホイールを収容する収容空間を持つタービンハウジングを備えた、排気ガスターボチャージャー用のタービンに関するものであり、それはタービンを流れる排気ガスが流れることができる少なくとも1つの螺旋通路を持ち、その周囲の少なくとも一部にわたって収容空間の円周方向に延びており、螺旋通路の中に排気ガスが流れ込むことを可能にする少なくとも1つの吸入口を持つ螺旋通路では、排気ガスは螺旋通路を介して収容空間の中に誘導されることが可能である。 A third aspect of the present invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger comprising a turbine housing having a receiving space for receiving a turbine wheel, which is capable of flowing at least one exhaust gas flowing through the turbine. In a spiral passage having a spiral passage and extending in the circumferential direction of the receiving space over at least a part of its circumference and having at least one inlet for allowing exhaust gas to flow into the spiral passage, Can be guided into the receiving space via a spiral passage.
本発明によれば、少なくとも1つの螺旋通路が吸入口の下流で少なくとも2つの螺旋通路に分かれることによって、少なくとも1つの通路部が提供される。最初の2つの側面の有利な実施形態は、第2の側面の有利な実施形態としてみなされ、逆も成立する。つまり、通路部を通じて、少なくとも2つの螺旋通路部が形成され、タービンの作動中、螺旋通路部に共通の螺旋通路を介して排気ガスが供給される。 According to the invention, at least one passage is provided by dividing at least one spiral passage downstream of the inlet into at least two spiral passages. The advantageous embodiment of the first two aspects is regarded as the advantageous embodiment of the second aspect and vice versa. That is, at least two spiral passage portions are formed through the passage portion, and exhaust gas is supplied to the spiral passage portions through the common spiral passage during operation of the turbine.
螺旋通路を通過する排気ガスの流れは、螺旋通路部によって各部分の流れに分割され、それにより排気ガスは収容空間に収容されたタービンホイールに向かって特に好ましく流れることが可能であり、後者はしたがって駆動される。このことにより、特に効率的かつ好ましいタービンの操作が可能になる。これは、製造の複雑さと、タービンおよび排気ガスターボチャージャー全体の製造コストも抑制する。 The flow of the exhaust gas passing through the spiral passage is divided into the flow of each part by the spiral passage portion, so that the exhaust gas can flow particularly favorably toward the turbine wheel housed in the housing space, the latter being Therefore, it is driven. This allows a particularly efficient and preferred turbine operation. This also reduces manufacturing complexity and manufacturing costs for the entire turbine and exhaust gas turbocharger.
本発明の第3の側面の通路部は、例えば、挿入部品として、および、従って少なくとも部分的に、具体的には完全に、タービンハウジングの中に収容されたタービンハウジングから分離した要素として、設計されている。これは、通路部およびタービン全体の特に安価な製造を可能にする。通路部は、例えば、ここでは旋削部品および/またはミーリング部品として、つまり、旋削および/またはミーリングにより、あるいはその他の製造処理、具体的にはカッティングにより、製造される。通路部は、インベストメント鋳造処理を使用して製造される挿入部品として設計されることも可能である。本発明の最初の2つの側面では、通路部は製造処理の組み合わせおよび/または記載の製造処理を通して製造される挿入部品として設計されることも同様に可能である。 The passage part of the third aspect of the invention is designed, for example, as an insert part and thus as an element separated at least partially, in particular completely, from the turbine housing housed in the turbine housing Has been. This enables a particularly inexpensive production of the passage section and the entire turbine. The passage part is produced here, for example, as a turning part and / or a milling part, ie by turning and / or milling, or by other production processes, in particular by cutting. The passage can also be designed as an insert that is manufactured using an investment casting process. In the first two aspects of the invention, it is equally possible for the channel part to be designed as a combination of manufacturing processes and / or as an insert part manufactured through the described manufacturing process.
本発明の第3の側面のさらなる実施形態として、通路部はタービンハウジングと一体化して設計される。通路部は、例えば、ここではタービンハウジング内にミーリング加工される。タービンハウジングおよびそれに一体化した通路部を製造するために、例えば砂型鋳造によって鋳造される通路部の大まかな輪郭を作成し、そして、機械処理、例えばミーリング加工を使用して形成される通路部、具体的には螺旋通路部の正確な最終的な輪郭を作成する。 As a further embodiment of the third aspect of the present invention, the passage is designed to be integrated with the turbine housing. The passage is, for example, milled here in the turbine housing. To produce a turbine housing and a passage integrated therewith, a rough contour of the passage that is cast, for example by sand casting, and a passage that is formed using mechanical processing, for example milling, Specifically, an accurate final contour of the spiral passage portion is created.
本発明の最初の2つの側面の挿入部品のように、本発明の第3の側面の通路部は数多くの、つまり少なくとも2つ、あるいは3つ以上の螺旋通路を持つことができ、それは、例えば通路部の円周方向にその円周にわたって互いに背中合わせに、または同じ高さで軸方向に、または同じ高さで円周方向に、および/または隣り合わせに軸方向に、配置される。対応する配置はまた、本発明の第3の側面および適宜選択されたタービンの使用条件に適合する必要がある。 Like the inserts of the first two aspects of the invention, the passage part of the third aspect of the invention can have a number of, ie at least two, or more than three helical passages, for example Circumferentially disposed in the circumferential direction of the passage part back to back over the circumference, or axially at the same height, circumferentially at the same height, and / or axially next to each other. Corresponding arrangements must also be compatible with the third aspect of the invention and the appropriately selected conditions of use of the turbine.
本発明の第3の側面のさらなる実施形態では、具体的には挿入部品として設計された通路部の少なくとも1つの螺旋通路部は、通路部の少なくとも1つの端面部で、タービンの軸方向に少なくとも部分的に開いて設計されている。これは、具体的には螺旋通路部が通路部の円周方向に円周に完全に開いて設計されている場合、通路部は特に安価に製造できることを意味する。 In a further embodiment of the third aspect of the invention, the at least one helical passage part of the passage part, specifically designed as an insert part, is at least one end face of the passage part, at least in the axial direction of the turbine. Designed partially open. This means that the passage part can be manufactured particularly cheaply, in particular when the spiral passage part is designed to be fully open in the circumferential direction of the passage part.
本発明の第3の側面における通路部の螺旋通路部の領域は、例えばタービンの吹き出し方向に、または本発明の第3の側面のタービンを備えた排気ガスターボチャージャーの軸受ハウジングの方向に、開いているように設計されている。 The region of the spiral passage portion of the passage portion in the third aspect of the present invention opens, for example, in the direction of blowout of the turbine or in the direction of the bearing housing of the exhaust gas turbocharger including the turbine of the third aspect of the present invention. Is designed to be.
本発明の第3の側面における通路部の螺旋通路部は、具体的には後者が挿入部品として設計された場合、円周方向の両方の端面部のタービンの軸方向に円周を完全に囲まれることが、同様に可能である。これは、一方では排気ガスの収容空間への特に好ましい誘導を可能にし、もう一方では、具体的には挿入部品として設計された通路部が簡単に素早く少なくとも部分的にタービンハウジングの中に組み込まれ配置されるため、特にすばやく安価な組立および従って排気ガスターボチャージャーのタービンの製造を可能にする。 The spiral passage portion of the passage portion according to the third aspect of the present invention specifically surrounds the circumference in the axial direction of the turbine at both end face portions in the circumferential direction when the latter is designed as an insertion part. It is possible as well. This, on the one hand, allows a particularly favorable guidance to the exhaust gas containment space, and on the other hand, the passage, specifically designed as an insert, is easily and quickly incorporated at least partially into the turbine housing. As a result, it allows a particularly quick and inexpensive assembly and thus the production of an exhaust gas turbocharger turbine.
本発明の第3の側面によるタービンを持つ排気ガスターボチャージャーに関する本発明の第4の側面は、排気ガスターボチャージャーまたはタービンの具体的には軸方向に、排気ガスターボチャージャーのハウジング部、具体的には軸受ハウジングと、通路部の間の、具体的には部分的に軸方向に、少なくとも部分的に通路部から区切られた内部空間が形成され、少なくとも1つの螺旋通路に流体で接続している。本発明の最初の3つの有利な実施形態は、本発明の第4の側面の有利な側面としてみなされ、逆も成り立つ。流体接続とは、螺旋通路および内部空間内を流れる、少なくとも本質的に等しい圧力のことを意味する。この圧力は、通路部の壁で、具体的には本質的に軸方向に作用することができ、壁は一方では内部空間から区切られ、他方では少なくとも1つの螺旋通路部から区切られる。この壁から区切られた螺旋通路部の側では、個々の螺旋通路部では圧力、具体的には内部空間または少なくとも1つの螺旋通路の具体的には静圧力よりも低い静圧力が流れるため、内部空間の側よりも低い圧力が作用する。 A fourth aspect of the present invention relating to an exhaust gas turbocharger with a turbine according to the third aspect of the present invention is that the exhaust gas turbocharger or the turbine, specifically in the axial direction, the housing portion of the exhaust gas turbocharger, specifically Is formed with an internal space between the bearing housing and the passage part, in particular partially in the axial direction and at least partly delimited from the passage part, and is fluidly connected to at least one helical passage. Yes. The first three advantageous embodiments of the invention are regarded as advantageous aspects of the fourth aspect of the invention and vice versa. By fluid connection is meant at least essentially equal pressure flowing through the helical passage and the interior space. This pressure can act on the wall of the channel part, in particular essentially in the axial direction, the wall being delimited on the one hand from the interior space and on the other hand from the at least one helical channel part. On the side of the spiral passage section delimited from this wall, pressure flows in the individual spiral passage sections, specifically a static pressure that is lower than the internal space or specifically the static pressure of at least one spiral passage. A pressure lower than the space side acts.
前述したこの圧力の差の結果、対応する、具体的には少なくとも本質的に軸方向に作用する通路部に力が適用される。この力の適用は、排気ガスターボチャージャーの更なる部品に対して具体的には挿入部品として設計された通路部に力を加えるため、および力の適用を通して少なくとも間接的に部品上に通路部を保持するために使用されることができる。 As a result of this pressure difference described above, a force is applied to the corresponding, in particular at least essentially the axially acting passage. The application of this force applies force to the passage part designed specifically as an insert part for further parts of the exhaust gas turbocharger and at least indirectly through the application of the force to the passage part on the part. Can be used to hold.
少なくとも1つの端面部の少なくとも1つの螺旋通路部が少なくとも部分的に開かれて設計されている場合、この力の適用は、通路部を対応する部品上に保持するために使用されることができ、その部品は開かれて設計された螺旋通路のその領域をタイトに覆うことが可能である。その結果、排気ガスが螺旋通路部の開口部から流れ出る場所からの、効率を低減する漏洩は、少なくとも本質的に回避される。 This application of force can be used to hold the passage part on the corresponding part if at least one spiral passage part of the at least one end face part is designed to be at least partially opened. The part can open and tightly cover that area of the designed spiral passage. As a result, leakage that reduces efficiency from where the exhaust gas flows out of the opening in the spiral passage is at least essentially avoided.
本発明の第2および第3の側面では、挿入部品およびタービンまたは排気ガスターボチャージャーのハウジング部の間で提供される本発明の第4の側面により対応する内部空間のために、内部空間はさらなる螺旋通路、具体的にはフィード部で流体面で接続し、そのため内部空間を、挿入部品によって形成された少なくとも1つの螺旋通路内部よりも高い圧力が流れることもまた可能である。したがって、挿入部品は、本発明の第4の側面に関連して記載した方法で、開かれて設計された挿入部品によって形成された少なくとも本質的な螺旋通路の領域を気密的に覆うために、部品、例えば蓋要素、またはハウジング部、例えばタービンハウジング、への力の適用を通じて同様に保持されることが可能である。 In the second and third aspects of the invention, the internal space is further due to the corresponding internal space provided by the fourth aspect of the invention provided between the insert part and the housing part of the turbine or exhaust gas turbocharger. It is also possible to connect at the fluid surface at the spiral passage, in particular at the feed part, so that a higher pressure flows in the interior space than inside the at least one spiral passage formed by the insert part. Thus, in order to hermetically cover the region of at least the essential spiral passage formed by the insert designed to be opened and designed in the manner described in connection with the fourth aspect of the present invention, It can be held in the same way through the application of force to a part, for example a lid element, or a housing part, for example a turbine housing.
本発明の第5の側面は、少なくとも1つの螺旋通路を有するタービンハウジングと、タービンホイールが回転するように収容されている収容空間を持つ排気ガスターボチャージャーのためのタービンに関する。タービンホイールは螺旋通路を介した排気ガスによって作動し、タービンは、少なくとも1つの螺旋通路の螺旋入口横断面および/またはノズル横断面が収容空間に調節されることのできる作動装置を有する。 A fifth aspect of the present invention relates to a turbine for an exhaust gas turbocharger having a turbine housing having at least one helical passage and a receiving space in which a turbine wheel is received for rotation. The turbine wheel is actuated by exhaust gas via a spiral passage, and the turbine has an actuating device in which the spiral inlet cross section and / or the nozzle cross section of the at least one spiral passage can be adjusted to the receiving space.
本発明によれば、本発明の第5の側面では、螺旋入口横断面および/またはノズル横断面の調節の目的で、少なくとも2つの噛合装置を持つ作動装置が設けられる。本発明の最初の4つの側面における有利な実施形態は、本発明の第5の側面の逆の有利な実施形態とみなされる。噛合装置を介した螺旋入口横断面および/またはノズル横断面の調節は、特に大きな幅、具体的には角度範囲の調節を可能にし、螺旋入口横断面および/またはノズル横断面が様々に調節可能である。これにより、本発明の第5の側面における様々なタービンの特に高いスループット拡散が可能であり、その結果タービンは、排気ガスターボチャージャーに割当てられた内燃機関エンジンの数多くの操作ポイントに特に効率的に適応させることが可能である。これは、少なくとも実質的に内燃機関エンジンの全体の特徴マップにおいて、タービンの特に効率的な操作に繋がり、後者は特に効率的に操作され燃料要件とCO2排出量を低減する。 According to the invention, in a fifth aspect of the invention, an actuating device having at least two meshing devices is provided for the purpose of adjusting the spiral inlet cross section and / or the nozzle cross section. The advantageous embodiments in the first four aspects of the invention are considered the opposite advantageous embodiments of the fifth aspect of the invention. Adjustment of the spiral inlet cross section and / or nozzle cross section via the meshing device allows adjustment of a particularly large width, in particular the angular range, and the spiral inlet cross section and / or nozzle cross section can be adjusted in various ways It is. This allows a particularly high throughput spread of the various turbines in the fifth aspect of the invention, so that the turbine is particularly efficient at the numerous operating points of the internal combustion engine assigned to the exhaust gas turbocharger. It is possible to adapt. This leads to a particularly efficient operation of the turbine, at least substantially in the overall feature map of the internal combustion engine, the latter being operated particularly efficiently to reduce fuel requirements and CO 2 emissions.
タービンハウジングに有利に配置された噛合装置によって、具体的にはその調整機能により、タービンの空間要件は小さなもので済み、空間が重要であるエンジンルームなどの領域において特に、パッケージングの問題を解決または回避することに役立つ。 The meshing device advantageously placed in the turbine housing, in particular its adjustment function, reduces the space requirements of the turbine and solves packaging problems, especially in areas such as engine rooms where space is important Or help to avoid.
螺旋横断面および/またはノズル横断面を調節するために、作動装置は少なくとも1つの割当てられた遮断要素、例えば、収容空間またはタービンホイールの円周方向に移動させることができるトングなど、を有する。 In order to adjust the helical cross section and / or the nozzle cross section, the actuator has at least one assigned blocking element, such as a tongue that can be moved in the circumferential direction of the receiving space or turbine wheel.
噛合装置のさらなる有利な点は、遮断装置を移動させるための調整部材と遮断装置自体との間の高調波伝送を、調整範囲にわたって達成させることができることにある。 A further advantage of the meshing device is that harmonic transmission between the adjusting member for moving the shut-off device and the shut-off device itself can be achieved over the adjusting range.
調整装置は、例えば、噛合装置および調整部材を介して回転軸で回転できるように、タービンハウジング内に配置された調整リングの上に配置される。リングが回転すると、螺旋入口横断面および/またはノズル横断面が様々に調節されるように、つまり大きくなったり小さくなったりできるように、遮断要素も動く。 For example, the adjusting device is arranged on an adjusting ring arranged in the turbine housing so as to be able to rotate on the rotating shaft via the meshing device and the adjusting member. As the ring rotates, the blocking element moves so that the spiral inlet cross section and / or the nozzle cross section can be adjusted differently, i.e. larger or smaller.
本発明の有利な実施形態では、1つの噛合装置が作動装置の調整リング上に供給されるために、および他の噛合装置が回転可能に固定された方式で作動装置の調整軸に接続され回転軸で回転できるようにするために設けられる。調整リングは、ここでは調整軸を介して調整部材に接続される。調整部材とは、例えば、遮断装置を動かすために回転軸を中心に回転することができる出力軸を持つ電気モーターである。電気モーターの出力軸の回転に起因して調整軸が回転し、従って遮断装置に移動するため、調整軸はここでは出力軸に接続されるか出力軸によって形成される。 In an advantageous embodiment of the invention, one meshing device is fed onto the adjusting ring of the actuating device and the other meshing device is connected to the adjusting shaft of the actuating device in a rotationally fixed manner. Provided to allow rotation on the shaft. Here, the adjustment ring is connected to the adjustment member via an adjustment shaft. The adjustment member is, for example, an electric motor having an output shaft that can rotate around a rotation shaft in order to move the shut-off device. Due to the rotation of the output shaft of the electric motor, the adjusting shaft rotates and thus moves to the shut-off device, so that the adjusting shaft is here connected to or formed by the output shaft.
本発明のさらなる利点、特徴および詳細は、以下の好ましい例示的な実施形態の説明と、図面を参照することにより見ることができる。上記の説明に記載された特徴および特徴の組み合わせ、ならびに以下の図の説明および/または図のみに記載された特徴および特徴の組み合わせは、それぞれの場合に指定された組み合わせで使用することができるだけでなく、本発明の範囲から外れることがない限り他の組み合わせまたはそれ自体で、使用されることが可能である。 Further advantages, features and details of the invention can be seen by referring to the following description of preferred exemplary embodiments and the drawings. The features and combinations of features described in the above description, and the features and feature combinations described in the following figure descriptions and / or drawings only can only be used in the combinations specified in each case. And can be used in other combinations or as such, without departing from the scope of the present invention.
図において、同じ参照番号は、少なくとも機能的に同一の要素、部品および/または類似のものを指す。 In the figures, the same reference numbers refer to at least functionally identical elements, parts and / or the like.
図1は、タービンハウジング14および軸受ハウジング16からなるタービン12を持つ排気ガスターボチャージャー10を示す。タービンハウジング14を通じて、収容空間18は排気ガスターボチャージャー10のローター22のタービンホイール20が回転できるように収容されているところに形成される。ローター22はまた、タービンホイール20が相対回転不能に接続される軸24を含む。
FIG. 1 shows an
排気ガスターボチャージャー10はまた、図1には示されていないコンプレッサーを含み、コンプレッサーハウジングを備え、それを通して収容空間はローター22のコンプレッサホイールが収容されている中に形成される。コンプレッサホイールはまた、コンプレッサホイールが軸24およびタービンホイール20を介して駆動されるように、相対回転不能に軸24に接続されている。ローター22は軸受ハウジング16の中で支えられ回転軸26を中心に回転することができる。
The
タービンハウジング14を通して、螺旋通路28は供給口として機能する部分として形成される。螺旋通路28の中で、排気ガスは、螺旋通路28の吸入口30を介して矢印32の方向で排気ガスターボチャージャー10に割当てられた内燃機関エンジンの中に流れることが可能である。そして排気ガスは、矢印34の方向に螺旋通路28を通じて流れる。
Through the
図2に透視的および概略的に示された複数セグメントを有するインサート36は、タービンハウジング14の中に配置され、それを通して螺旋通路28は壁68の一部を使用して形成される。図1から3によれば、排気ガスターボチャージャー10の複数セグメントを有するインサート36はタービンハウジング14から分離し、複数セグメントを有するインサート36の円周方向にわたって部分的に矢印46の方向に、複数セグメントを有するインサート36の円周方向に拡張した、4つの螺旋通路38、40、42、44をもつ挿入部品として設計される。螺旋通路38、40、42、44は、円周方向に背中合わせに、および複数セグメントを有するインサート36の軸方向に、従って排気ガスターボチャージャーの矢印49の方向に同じ高さに配置される。
An
特に図3をみるとわかるように、収容空間18の円周方向に拡張している螺旋通路28の、タービンホイール20の収容空間18の円周に少なくとも部分的にわたっている矢印48の方向の供給口としての機能は、吸入口30の下流の複数セグメントを有するインサート36により螺旋通路38、40、42、44に分割されている。螺旋通路38、40、42、44は流体的に螺旋通路28に接続し、従って螺旋通路38、40、42、44は共通して螺旋通路28から排気ガスが供給される。その結果、少なくとも本質的にラジアル方向に特に好ましい方法で排気ガスはタービンホイール20に流れ込み作動し、排気ガスターボチャージャー10は特に効率的および有利に作動する。
As can be seen in particular in FIG. 3, the supply opening in the direction of the
この目的のために、螺旋通路38、40、42、44は、それぞれ吹出し口50、51、52、53を有し、これらを介して、螺旋通路38、40、42、44が収容空間18の中に開口し、これらを介して排気ガスがタービンホイール20に少なくとも本質的にタービンホイール20および矢印54の方向の複数セグメントを有するインサート36のラジアル方向に流れ込む。タービン12はしたがってラジアルタービンである。
For this purpose, the
排気ガスターボチャージャー10はまた、螺旋通路38、40、42、44または対応する吹出し口50、51、52、53に割当てられた各トング58、60、62、64を備えた作動装置56を持つ。トング58、60、62、64は、回転軸26を中心に回転する調整リング66に接続している。調整リング66の回転は、トングダイバーターとしても言及されるが、調整、具体的にはトング58、60、62、64の矢印48によって示される円周方向への置換を生成する。トング58、60、62、64のこの動きまたは置換を通して、螺旋通路38、40、42、44の螺旋入口横断面AS(図3の概観は、螺旋通路38の螺旋入口横断面ASを通して、螺旋入口横断面38、40、42、44の全螺旋入口横断面ASを代表して示している)および/または、螺旋通路38、40、42、44のノズル横断面AR(図3の概観は、螺旋通路38のノズル横断面ARのみを通して、螺旋通路38、40、42、44のノズル横断面ARを代表して示している)は、様々に調整することが可能である。
The
図1および図3によれば排気ガスターボチャージャー10の複数セグメントを有するインサート36において、螺旋通路38、40、42、44の端部を区切り密閉する壁70および72によって、螺旋通路38、40、42、44間、即ち螺旋通路38、40、42、44の1つから出た排気ガスの対応する排出から別の螺旋通路38、40、42、44への漏洩は回避される。その結果、排気ガスは特に好ましく収容空間18からタービンホイール20へと誘導されることが可能となり、排気ガスターボチャージャー10は特に高いレベルの効率性を示す。
1 and 3, in the
複数セグメントを有するインサート36は、例えば、インベストメント鋳造処理を通して一体化して設計されることが可能である。同様に、複数セグメントを有するインサート36は、例えば壁68、70、72を形成し共に溶接される、数多くの板金からなる板金部品として設計されることも可能である。
The
4つの螺旋通路38、40、42、44を通して、4つのセグメントが形成され、それを通して排気ガスが流れ、それを介して排気ガスはタービンホイール20に誘導される。もちろん複数セグメントを有するインサート36はまた、それより多いか少ない螺旋通路またはセグメントを持つこともできる。
Through the four
図1で特に示されるように、複数セグメントを有するインサート36はタービンハウジング14の中に、矢印49に示されるように軸受ハウジング16によって軸方向に保持される。この目的のために、複数セグメントを有するインサート36は各接触面74を介して軸受ハウジング16の上に支えられ、軸受ハウジング16はタービンハウジング14へ例えばねじによって接続される。他方で、セグメントを有するインサート36は、タービンハウジング14の上に、各接触面76を介して支えられる。その結果、軸受ハウジング16は矢印49が示すように、タービンハウジング14に対して、軸方向の複数セグメントを有するインサート36を矢印80の方向のタービン出口78の方向に押圧し、複数セグメントを有するインサート36を軸方向に保持する。その結果、複数セグメントを有するインサート36はタービンハウジング14の中に押圧される。
As specifically shown in FIG. 1, the
前述の図1から3に従い、図4から6は排気ガスターボチャージャー10の代替的な実施形態を示し、それは10Iが示している。排気ガスターボチャージャー10Iのタービン12のタービンハウジング14内に、図1から3による複数セグメントを有するインサート36とは異なる複数セグメントを有するインサート36Iが提供され、そこに壁70はない。つまり、複数セグメントを有するインサート36Iの螺旋通路38、40、42、44は、矢印48で示された円周方向に、複数セグメントを有するインサート36Iの端面部82の矢印49に示されるように、その軸方向に円周にわたって完全に開かれるよう設計されている。図4の関係において、開いた端面部82はタービン出口78の方向を指している。
In accordance with FIGS. 1 through 3 above, FIGS. 4 through 6 show an alternative embodiment of the
複数セグメントを有するインサート36Iが特に簡単かつ安価に排気ガスターボチャージャー10の組立と製造を可能にし特に効率的にその操作を可能にする場合、複数セグメントを有するインサート36Iそれ自体は、螺旋通路のオープンな設計38、40、42、44により、特に安価に生産される。複数セグメントを有するインサート36Iは、インベストメント鋳造処理を通して、または具体的には記載された製造処理の組み合わせを通して、例えば、旋削部品および/またはミーリング部品として製造される。
If the
効率を低減する漏洩を回避し、それによって螺旋通路38、40、42、44のいずれか1つからの排気ガスの他の螺旋通路38、40、42、44への流出を避けるために、複数セグメントを有するインサート36Iは、軸受ハウジング16によってタービンハウジング14に対しその端面部82が保持され、それによりタービンハウジング14は、複数セグメントを有するインサート36Iの螺旋通路38、40、42、44を、タービンハウジング14の壁86の対応する領域で完全かつタイトにカバーする。
To avoid leaks that reduce efficiency, thereby avoiding exhaust gases from any one of the
矢印49が示すように、タービンハウジング14に複数セグメントを有するインサート36Iを軸方向で保持しタービンハウジング14に対して力を加えるために、複数セグメントを有するインサート36Iは、軸受ハウジング16上の円盤バネ75を介して支えられる。軸受ハウジング16はここでは、複数セグメントを有するインサート36Iの円盤バネ75を介してだけではなく、タービンハウジング14の一部を介して部分的に支えられる。これは、複数セグメントを有するインサート36Iが、バネの力の下で、円盤バネ75によってタービンハウジング14に対し、矢印80の方向に特に固く力を加えられ、後者の上に保持され、そのため漏洩が少なくとも本質的に回避されることを意味する。その結果、複数セグメントを有するインサート36Iは、タービンハウジング14の中へ押圧される。
As indicated by the
それ以外の図1から3に関連する排気ガスターボチャージャー10および複数セグメントを有するインサート36に関連した記述は、図4から6による排気ガスターボチャージャー10Iおよび複数セグメントを有するインサート36Iに同様に適用される。
The description relating to the
図7は、10IIとして設計された、排気ガスターボチャージャー10および10Iのさらなる代替的な実施形態を示す。排気ガスターボチャージャー10IIのタービン12のタービンハウジング14内に、複数セグメントを有するインサート36とは異なる複数セグメントを有するインサート36IIが収容され、そこには端面部の壁72はない。その結果、螺旋通路38、40、42、44は、矢印48に従って、円周方向の複数セグメントを有するインサート36IIの端面部84において、矢印49の方向である、複数セグメントを有するインサート36IIまたは排気ガスターボチャージャー10IIの軸方向に、円周にわたって完全に開いて設計される。図5の関係から、端面部84は、端面部82と軸方向に反対に配置されていることがわかる。図7は、従って軸受ハウジング16の方向を向いた、複数セグメントを有するインサート36IIの開いた端面部84を示している。
FIG. 7 shows a further alternative embodiment of the
複数セグメントを有するインサート36IIの螺旋通路38、40、42、44を完全かつ少なくとも本質的に端面部84に対してカバーするために、排気ガスターボチャージャー10IIは、タービンハウジング14に配置されたものと同様の蓋86を有する。蓋86は、平らな壁89を持ち、それを使用して螺旋通路38、40、42、44を円周方向に完全にカバーする。この目的のために、蓋86は各接触面74IIを介して複数セグメントを有するインサート36IIの上に支えられ、複数セグメントを有するインサート36IIに当接する。複数セグメントを有するインサート36IIおよび蓋86は、蓋86に各接触面74Iを介して当接する軸受ハウジング16によって軸方向に保持される。つまり、軸受ハウジング16は、蓋86を使用して、複数セグメントを有するインサート36IIに当接し、次いで複数セグメントを有するインサート36IIが、接触面76を介してタービンハウジング14に当接し、そこで支えられている。この支えの連鎖を通して、蓋86は、矢印80の方向に複数セグメントを有するインサート36II上の軸受ハウジング16を使用して力を加えられ、その結果、複数セグメントを有するインサート36IIの螺旋通路38、40、42、44の間の漏洩は少なくとも本質的に回避される。その結果、複数セグメントを有するインサート36IIは、蓋86を介して同様に押圧され、蓋86はタービンハウジング14内に押圧される。前述の図1から6による排気ガスターボチャージャー10および10Iのように、図7による排気ガスターボチャージャー10IIの場合にも、複数セグメントを有するインサート36Iに力が加えられている結果、操作中は、漏洩を回避しタービンホイール20への好ましい流出を確保するために、例えば、複数セグメントを有するインサート36IIに対して力を加えられているタービンハウジング14または蓋86に対し、螺旋通路38、40、42、44は少なくとも本質的に常に気密的にカバーされることが保証される。
The
図8は、前述の図よりターボチャージャー10、10I、10IIの代替的な実施形態を示し、参照番号10IIIで示す。排気ガスターボチャージャー10IIIは通路部37を有し、具体的には各螺旋通路38、40、42、44に関し、複数セグメントを有するインサート36、36I、36IIと同様に設計されている。通路部37は、複数セグメントを有するインサート36、36I、36IIとは異なり、排気ガスターボチャージャー10IIIのタービン12のタービンハウジング14と一体化して設計されている。通路部37は、例えば、図7によればタービンハウジング14と一体化して設計された複数セグメントを有するインサート36IIである。図8からわかるように、通路部37の螺旋通路38、40、42、44は、通路部37の円周方向の通路部37の端面部84の矢印49が示す通り、軸方向に円周に完全に開かれて設計されている。
FIG. 8 shows an alternative embodiment of the
通路部37の螺旋通路38、40、42、44を気密的にカバーするために、タービンハウジング14に対し矢印80によって示されるように軸方向の軸受ハウジング16を使用して力が加えられた蓋86が提供され、従ってその上に保持され、後者の上に接触面74IIを介して支えられる。その結果、蓋86はタービンハウジング14の中に押圧される。
A lid that is forced using an
複数セグメントを有するインサート36、36I、36IIのように幾何学的に高度な通路部37を製造するためには、通路部37は、例えば、タービンハウジング14の中へミーリングされ、矢印54で示すように、螺旋通路38、40、42、44とはラジアル方向で区切られた螺旋状の壁68が形成される。
To produce a geometrically
タービンハウジング14の製造では、例えば、砂型鋳造処理を通して、大まかな通路部37の形状が最初に形成される。図8で示される通路部37の最終的なアウトラインが、その後に、例えば機械処理によって形成される。
In the manufacture of the
図9は、排気ガスターボチャージャー10IVのさらなる実施形態を参照することにより、排気ガスターボチャージャー10IVのタービン12のタービンハウジング14の中の複数セグメントを有するインサート36IIIを保持する可能な方法を示す。
Figure 9 refers to the further embodiment of an exhaust gas turbocharger 10 IV, a possible way to hold the
複数セグメントを有するインサート36IIIは、例えば、図1から3による排気ガスターボチャージャー10の複数セグメントを有するインサート36である。複数セグメントを有するインサート36IIIはまた、螺旋通路38、40、42、44を持ち、複数セグメントを有するインサート36と同様の機能を持つ。
The
図9からわかるように、複数セグメントを有するインサート36IIIは、タービンハウジング14の中の軸受ハウジング16により保持され、軸受ハウジング16は、例えばタービンハウジング14にねじ止めで接続され、複数セグメントを有するインサート36IIIは、矢印80の方向にタービンハウジング14の上の矢印49が示すように、軸方向に力を加えられる。矢印88は、周辺部のフィード部として作用する螺旋通路28からの漏洩経路を示し、一方矢印90は、複数セグメントを有するインサート36IIIと収容空間18への軸受ハウジング16との間の軸方向に配置された内部空間92を介した螺旋通路82からのさらなる漏洩経路を示す。タービンハウジング14の中またはその上への複数セグメントを有するインサート36IIIの特に堅固な保持および押圧により、これらの漏洩経路は少なくとも本質的に回避される。そのような漏洩を特に効果的に回避するために、密閉要素94が、複数セグメントを有するインサート36III、および/またはタービンハウジング14と軸受ハウジング16との対応する接触面の間、および/または、複数セグメントを有するインサート36IIIとタービンハウジング14との接触面の間、ならびに、調整リング66と軸受ハウジング16および/またはタービンハウジング14および/または複数セグメントを有するインサート36IIIとの接触面の間に配置される。
As can be seen from FIG. 9, the
図10は、排気ガスターボチャージャー10Vのさらなる実施形態を参照することにより、タービン12のタービンハウジング14内の排気ガスターボチャージャー10Vの複数セグメントを有するインサート36IVを保持および押圧するさらなる可能な方法を示す。複数セグメントを有するインサート36IVは、例えば、図4から6による排気ガスターボチャージャー10Iの複数セグメントを有するインサート36Iである。複数セグメントを有するインサート36IVは同様に、螺旋通路38、40、42、44を持ち、複数セグメントを有するインサート36と同じ機能を持つ。図10からわかる通り、軸受ハウジング16はタービンハウジング14の各接触面74IIを介して支えられている。矢印49が示す通り軸方向に、円盤バネ75が複数セグメントを有するインサート36IVと軸受ハウジング16の間に配置され、従ってそれは一方では複数セグメントを有するインサート36IVの上で、他方では軸受ハウジング16の上で支えられている。タービンハウジング14への軸受ハウジング16の接続を通して、および複数セグメントを有するインサート36IVがタービンハウジング14上の接触面76を介して支えられているという事実の結果から、螺旋通路38、40、42、44がタービンハウジング14によって気密的にカバーされるタービンハウジング14に対し、円盤バネ75は矢印80が示す通り、複数セグメントを有するインサート36IVに軸方向に力を加えるための予応力を持つ。円盤バネ75に予応力を与えるには、矢印80の方向に軸受ハウジング16に力が作用し、それは、たとえば、タービンハウジング14に対し接触面74IIを介して軸受ハウジング16が押圧されるように複数のねじを使用して軸受ハウジング16とタービンハウジング14をねじ止めすることによって達成される。
Figure 10 refers to the further embodiment of an exhaust gas turbocharger 10 V, a further possible to hold and push the
同様に、対応する漏洩を回避するために、円盤バネ75を、排気ガスターボチャージャー10、10II、10IIIの中で使用したり、軸受ハウジング16と蓋86の間に軸方向に、および/または蓋86と対応する複数セグメントを有するインサート36、36IIまたは通路部37の間に配置することも可能である。
Similarly, to avoid corresponding leakage, the
可能な漏洩経路はまた、矢印88および90によって図10の中に示されており、これらの漏洩は少なくとも本質的に、タービンハウジング内および内部への複数セグメントを有するインサート36IVの特に堅固な保持および押圧によって回避される。
Possible leakage paths are also indicated in FIG. 10 by
円盤バネ75のここにおいて有利な点は、タービンハウジング14、複数セグメントを有するインサート36、36I、36II、36III、36IV、軸受ハウジング16、該当する場合は蓋86、の組立体の熱膨張が発生した場合においても、円盤バネ75は、螺旋通路38、40、42、44を気密的にカバーするために、例えばタービンハウジング14および/または蓋86を通して、少なくとも実質的に常に複数セグメントを有するインサート36、36I、36II、36III、36IVの上に、好ましい相当な力で少なくとも間接的に作用することである。
The advantage of the
図11は、排気ガスターボチャージャー10、10II、10III、10IV、10Vによる排気ガスターボチャージャー10VIのさらなる実施形態を示す。排気ガスターボチャージャー10VIは、複数セグメントを有するインサート36Vを有し、それは例えば、複数セグメントを有するインサート36IVまたは36Iであってもよい。複数セグメントを有するインサート36Vは、螺旋通路38、40、42、44を持ち複数セグメントを有するインサート36IVおよび36Iと同様の機能を持つ。
FIG. 11 shows a further embodiment of an
排気ガスターボチャージャー10VIでは、内部空間92は供給部として機能する螺旋通路28と流体で接続されている。この目的のために、例えば、数多くの貫通開口96が、ここでは孔の形で供給され、その貫通開口96の1つが例として図11で示される。この流体接続により、少なくとも本質的に、螺旋通路28と同様に内部空間92の中に同じ圧力が作用している。この内部空間92内の具体的には静圧力は、複数セグメントを有するインサート36Vの個々の螺旋通路38、40、42、44の中の全体の静圧力より大きい。圧力の差異の結果、力Fが複数セグメントを有するインサート36Vの上の壁72の対応する表面を介して作用し、矢印80によって示されるタービンハウジング14の方向に、矢印49によって示される軸方向に少なくとも本質的に向けられる。
In the
その結果、複数セグメントを有するインサート36Vは、タービン12のタービンハウジング14への接触面76を介して力が加えられ、螺旋通路38、40、42、44が少なくとも本質的にタービンハウジング14によってカバーされるように後者の中へ押圧される。同様の方法で、力Fはまた、螺旋通路38、40、42、44を少なくとも本質的に気密的にカバーするために蓋86に作用される。これは、少なくとも本質的にすべての漏洩、例えば矢印88および90によって示された漏洩経路を防ぐために特に有利な方法である。
As a result, the
図12および13は、排気ガスターボチャージャー10、10I、10II、10III、10IV、10Vによる排気ガスターボチャージャー10のさらなる実施形態を示す。排気ガスターボチャージャー10VIIはまた、複数セグメントを有するインサート36VIを有し、それは例えば、複数セグメントを有するインサート36または36IIIである。
FIGS. 12 and 13 show further embodiments of the
作動装置56は、調整リング66およびトング58、60、62、64に加えて、調整軸100と調整レバー102を有する。調整リング66と調整ホイール98は、それぞれ噛合装置104と106を備え、それらは排気ガスターボチャージャー10VIIのタービン12のタービンハウジング14の中に互いにかみ合いながら配置されている。調整ホイール98は、調整軸100に相対回転不能に接続され、回転軸108のまわりを回転することができるように、軸受ハウジング16内に保持される。調整軸100はまた、相対回転不能に、部分的にタービンハウジング14内に配置され貫通開口を介して軸受ハウジングの外に導かれている調整レバー102に接続されている。調整レバーは、排気ガスターボチャージャー10VIIのアクチュエータと、例えば真空セルや電気モーター、他の調整部材等と互いに作用しあう。アクチュエータは、調整レバー102を矢印110の方向に動かす、具体的には回転させることが可能であり、その結果調整軸100は矢印112の方向に回転軸108を中心に回転する。同様に回転軸108を中心に調整ホイール98が回転し、噛合装置104および106を介して矢印114の方向に回転軸24を中心に調整リング66が回転する。調整リング66の回転を通して、トング58、60、62、64は矢印48の方向に冒頭で述べたように再配置され、その結果、螺旋入口横断面ASおよび/またはノズル横断面ARは調整される。噛合装置104および106を介したこの調整は、排気ガスターボチャージャー10VIIの様々なタービン12の、特に高いスループット拡散によって達成される。図12および13でそれぞれ示した方法による調整リング66の調整は、また、他の排気ガスターボチャージャー10、10I、10II、10III、10IV、10Vに適用することも可能である。調整リング66の調整および、その結果、噛合装置104および106を使用したトング58、60、62、64の調整は、特に大きな調整角、つまり矢印48が示す通り円周方向への特に大きな調整角度範囲を可能にする。これはまた、アクチュエータの調整角にもとづく調整角度範囲から調整ホイール66(トングダイバーター)の調整角への高調波伝送の達成を可能にする。
The
Claims (10)
前記タービン(12)のハウジング(14)に少なくとも部分的に挿入されることが可能であり、前記挿入部品(36、36I、36II、36III、36IV、36V、36VI)の円周方向(48)にその前記円周の少なくとも部分にわたって延びそれを通して前記タービン(12)を通って流れる排気ガスが流れることが可能な少なくとも1つの螺旋通路(38、40、42、44)を備え、前記挿入部品(36、36I、36II、36III、36IV、36V、36VI)の少なくとも1つの端面部(82、84)上で軸方向(49)に少なくとも部分的に開いて設計されている挿入部品。 Exhaust gas turbocharger (10,10 I, 10 II, 10 III, 10 IV, 10 V, 10 VI, 10 VII) inserted parts (36, 36 I for the turbine (12), 36 II, 36 III, 36 IV , 36 V , 36 VI )
The insert (36, 36 I , 36 II , 36 III , 36 IV , 36 V , 36 VI ) can be inserted at least partially into the housing (14) of the turbine (12). At least one spiral passageway (38, 40, 42, 44) extending in at least a portion of its circumference in the circumferential direction (48) through which exhaust gas flowing through the turbine (12) can flow. at least partially open said insertion part (36,36 I, 36 II, 36 III, 36 IV, 36 V, 36 VI) of least one end face (82, 84) on axially (49) Insert part designed.
タービンハウジング(14)に少なくとも部分的に収容され、前記挿入部品(36、36I、36II、36III、36IV、36V、36VI)の前記円周方向(48)にその円周の少なくとも部分にわたり延びる少なくとも1つの螺旋通路(38、40、42、44)を有し、それを通して前記タービン(12)を流れる前記排気ガスが流れることが可能であり、螺旋通路(38、40、42、44)が、前記挿入部品(36、36I、36II、36III、36IV、36V、36VI)の少なくとも1つの端面部(82、84)で前記排気ガスターボチャージャー(10、10I、10II、10III、10IV、10V、10VI、10VII)の軸方向(49)に少なくとも部分的に開いて設計されている、排気ガスターボチャージャー(10、10I、10II、10III、10IV、10V、10VI、10VII)。 Turbine (12) and at least one of claims 1 to inserting component according to any one of 3 (36,36 I, 36 II, 36 III, 36 IV, 36 V, 36 VI) of the internal combustion engine with An exhaust gas turbocharger (10, 10 I , 10 II , 10 III , 10 IV , 10 V , 10 VI , 10 VII ) for
At least partially housed in the turbine housing (14), the insertion part (36,36 I, 36 II, 36 III, 36 IV, 36 V, 36 VI) wherein circumferential (48) on the circumference of the Having at least one spiral passageway (38, 40, 42, 44) extending at least partly through which the exhaust gas flowing through the turbine (12) can flow, the spiral passageway (38, 40, 42) , 44), the insertion part (36,36 I, 36 II, 36 III, 36 IV, 36 V, 36 VI) of at least one of the exhaust gas turbocharger at an end face portion (82, 84) (10, 10 I, 10 II, 10 III, 10 IV, 10 V, 10 VI, 10 VII axial direction (49) of) are designed at least partially open, the exhaust gas turbocharger (10, 0 I, 10 II, 10 III , 10 IV, 10 V, 10 VI, 10 VII).
タービンホイール(20)を収容するための収容空間(18)を有するタービンハウジング(14)を備え、それを通して前記タービン(12)を流れる排気ガスが流れることが可能な少なくとも1つの螺旋通路(28)を有し、螺旋通路(28)が前記収容空間(18)の円周方向(48)にその前記円周の少なくとも一部分にわたって延び、
前記螺旋通路(28)が、排気ガスが前記螺旋通路(28)の中へ流れることを可能にする少なくとも1つの吸入口(30)を有し、これにより排気ガスが前記収容空間(18)に流れることが可能であり、
少なくとも1つの通路部(37)を備え、これにより少なくとも1つの螺旋通路(28)が前記吸入口(30)の下流の少なくとも2つの螺旋通路部(38、40、42、44)に分割されることを特徴とするタービン(12)。 A exhaust gas turbocharger (10,10 I, 10 II, 10 III, 10 IV, 10 V, 10 VI, 10 VII) turbine for (12),
At least one helical passage (28) comprising a turbine housing (14) having a receiving space (18) for receiving a turbine wheel (20), through which exhaust gas flowing through the turbine (12) can flow. A helical passageway (28) extending over at least a portion of the circumference in the circumferential direction (48) of the receiving space (18),
The spiral passage (28) has at least one inlet (30) that allows exhaust gas to flow into the spiral passage (28), whereby exhaust gas is introduced into the containment space (18). Is capable of flowing,
At least one passage (37), whereby the at least one spiral passage (28) is divided into at least two spiral passages (38, 40, 42, 44) downstream of the inlet (30). A turbine (12) characterized in that.
前記排気ガスターボチャージャー(10、10I、10II、10III、10IV、10V、10VI、10VII)のハウジング部分(16)、特に軸受ハウジング(16)と前記通路部の間で、少なくとも部分的に前記通路部(37)から区切られた内部空間(92)が形成され、少なくとも1つの螺旋通路(28)と流体接続していることを特徴とする排気ガスターボチャージャー(10、10I、10II、10III、10IV、10V、10VI、10VII)。 A exhaust gas turbocharger having turbine (12) according to claim 7 (10,10 I, 10 II, 10 III, 10 IV, 10 V, 10 VI, 10 VII),
The housing portion of the exhaust gas turbocharger (10,10 I, 10 II, 10 III, 10 IV, 10 V, 10 VI, 10 VII) (16), especially among the passage portion and the bearing housing (16), An exhaust gas turbocharger (10, 10) characterized in that an internal space (92) delimited at least partly from the passage (37) is formed and in fluid connection with at least one helical passage (28). I , 10 II , 10 III , 10 IV , 10 V , 10 VI , 10 VII ).
少なくとも1つの螺旋通路(28、38、40、42、44)を有するタービンハウジング(14)とタービンホイール(20)が前記螺旋通路(28、38、40、42、44)を介して回転し、排気ガスによって作動するようなタービンホイール(20)を収容した収容空間(18)を備え、前記タービン(12)が作動装置(56)を有し、これにより前記収容空間(18)に流れる少なくとも1つの螺旋通路(28、38、40、42、44)の螺旋入口横断面(AS)および/またはノズル横断面(AR)が調整され、
前記作動装置(56)が前記螺旋入口横断面(AS)および/または前記ノズル横断面(AR)を調節する目的のために少なくとも2つの噛合装置(104、106)を持つことを特徴とするタービン(12)。 A exhaust gas turbocharger (10,10 I, 10 II, 10 III, 10 IV, 10 V, 10 VI, 10 VII) turbine for (12),
A turbine housing (14) having at least one helical passage (28, 38, 40, 42, 44) and a turbine wheel (20) rotate through said helical passage (28, 38, 40, 42, 44); An accommodation space (18) containing a turbine wheel (20) that is actuated by exhaust gas is provided, the turbine (12) having an actuating device (56), whereby at least one flowing into the accommodation space (18). The spiral inlet cross section (A S ) and / or the nozzle cross section (A R ) of the two spiral passages (28, 38, 40, 42, 44) are adjusted,
The actuating device (56) has at least two meshing devices (104, 106) for the purpose of adjusting the spiral inlet cross section (A S ) and / or the nozzle cross section (A R ). Turbine (12).
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