WO2007112910A1 - Turbolader - Google Patents

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WO2007112910A1
WO2007112910A1 PCT/EP2007/002757 EP2007002757W WO2007112910A1 WO 2007112910 A1 WO2007112910 A1 WO 2007112910A1 EP 2007002757 W EP2007002757 W EP 2007002757W WO 2007112910 A1 WO2007112910 A1 WO 2007112910A1
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turbocharger
vtg
adjusting ring
variable turbine
turbine geometry
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Timo Tries
Ralf Böning
Dirk Frankenstein
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Borgwarner Inc.
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    • F01D17/10—Final actuators
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    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
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    • F05D2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05D2260/79—Bearing, support or actuation arrangements therefor

Definitions

  • the invention relates to a turbocharger according to the preamble of claim 1.
  • Such a turbocharger is known from EP 1 520 959 A1.
  • the blade levers are used as machined parts, e.g. Milled parts formed.
  • the inventive design of the blade lever results in a simplification and cost reduction of the production in that the lever for connection between the guide blade and adjusting ring can be made by punching or punching.
  • Fig. 1 is a partially sectioned
  • FIG. 2 shows a perspective partial sectional view of an adjusting ring and a blade lever according to the invention which is in engagement therewith
  • FIG. 3 shows a plan view of a receiving recess of the adjusting ring with the blade lever according to the invention, which is in engagement therewith,
  • FIG. 4 shows a perspective view of the adjusting ring with receiving recesses formed by means of the production method "passing through” for the blade levers according to the invention
  • FIG. 5 is a perspective view of the blade lever according to the invention.
  • FIG. 6 is a perspective view corresponding to FIG. 2 of a part of a second embodiment of the adjusting ring and the blade lever according to the invention, FIG.
  • FIG. 7 is a plan view corresponding to FIG. 3 on the adjusting ring and the blade lever according to the invention
  • FIG. Fig. 8 is a FIG. 4 corresponding perspective view of the adjusting ring of FIG. 6, and
  • FIG. 9 is a perspective view of the second embodiment of the blade lever according to the invention.
  • a turbocharger 1 according to the invention is shown, which has a turbine housing 2 and a connected via a bearing housing 28 with this compressor housing 3.
  • the housings 2, 3 and 28 are arranged along a rotation axis R.
  • the turbine casing 2 is shown partially in section to illustrate the arrangement of a vane ring 6 and a radially outer vane 18 formed therefrom, which has a plurality of circumferentially distributed vanes 7 with vane shafts 8.
  • nozzle cross-sections are formed, which are larger or smaller according to the position of the guide vanes 7 and the located in the middle of the rotation axis R turbine rotor 4 more or less act on the supplied via a feed channel 9 and discharged via a central port 10 exhaust gas of an engine to via the turbine rotor 4 to drive a seated on the same shaft compressor 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.
  • a clearance 13 for the vanes 7 is formed.
  • Fig. 2 is a perspective sectional view of a blade lever 19 according to the invention, which is in engagement with a receiving recess 27 of the adjusting ring 5.
  • the blade lever 19 according to the invention has at its first end portion 20 a receiving recess 21 for a shaft end of the blade shaft 8, which is shown symbolically in Fig. 2 by its longitudinal axis L.
  • An intermediate region 24 and a second end region 23 adjoin this receiving recess 21 of the blade lever 19 in the radial direction.
  • the intermediate region 24 has on its radial outer side a supporting surface 25, which is supported on an opposite contact surface 31 of a contact part 30 of the adjusting ring 5. As can be seen from FIG. 3, this contact surface 31 lies in the interior of the receiving recess 27 of the adjusting ring 5.
  • FIG. 2 further illustrates that the midplane E M2 of the intermediate region 24 is offset axially along the longitudinal axis of the blade shaft L by a distance a and is arranged parallel to the center plane E M1 of the first end region 20 and the second end region 23.
  • a recess 26 which is arranged adjacent to the intermediate region 24, is arranged between the first end region 20 and the second end region 23.
  • the adjusting ring 5 has a receiving recess 27 per lever head 22, which results from FIG. 4.
  • the receiving recess 27 of the adjusting ring 5 has a stop wall 29 arranged radially on the outside.
  • form sidewall surfaces 36, 37 of the receiving recess 27 in the circumferential direction U of the adjusting ring 5 is a limitation for the Rolling movement of the intermediate portion 24 of the blade lever 19th
  • FIGS 6 to 9 show a second embodiment of a blade lever 19 'and an adjusting ring 5' of the present invention. All parts that match the first embodiment are provided with the same but painted reference numerals.
  • the adjusting ring 5 ' differs from the adjusting ring 5 of the first embodiment in that it, as shown in Fig. 7, a the entire annular wall thickness W by cross-receiving recess 27' has. Furthermore, the adjusting ring 5 'has a plurality of elevations 34 which have a smaller wall thickness or width B E than the adjusting ring 5' whose wall thickness or radial width is illustrated by the dimension B v .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Turbolader (1) mit variable Turbinengeometrie (VTG) unfassend eine Mehrzahl von Leitschaufeln (7). Jede Leitschaufel (7) weist einen Schaufelhebel (19, 19') auf, wobei die Mittelebene (Em2) eines Zwischenbereichs (24; 24' ) des Schaufelhebels (19, 19' ) axial entlang einer Schaufelwellen-Längsachse (L) um einen Abstand (a) versetzt zur Mittelebene (Em1) eines ersten Endbereichs (20; 20' ) des Schaufelhebels (19, 19' ) und eines zweiten Endbereichs (23; 23') des Schaufelhebels (19, 19') angeordnet ist, und wobei zwischen den ersten Endbereich (20; 20' ) und dem zweiten Endbereich (23; 23') eine Ausnehmung (26; 26') benachbart zum Zwischenbereich (24; 24' ) angeordnet ist.

Description

Tυrbolader
Be s ehre ibung
Die Erfindung betrifft einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Turbolader ist aus der EP 1 520 959 Al bekannt.
Bei dieser Turboladerkonstruktion sind die Schaufelhebel als spanend bearbeitete Teile z.B. Frästeile ausgebildet.
Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem durch eine spezielle Formgebung der Schaufelhebel eine einfachere und kostengünstigere Herstellungsweise dieser Teile mit hoher Maßgenauigkeit ermöglicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schaufelhebel ergibt sich eine Vereinfachung und Kostensenkung der Herstellung dadurch, dass die Hebel zur Verbindung zwischen Leitschaufel und Verstellring durch Stanzen bzw. Durchstellen hergestellt werden können.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung und der Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte
Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Turboladers,
Fig. 2 eine perspektivische Teilschnittdarstellung eines Verstellrings und eines mit diesem in Eingriff befindlichen erfindungsgemäßen Schaufelhebels ,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Aufnahmeausnehmung des Verstellrings mit dem mit ihm in Eingriff befindlichen erfindungsgemäßen Schaufelhebel,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Verstellrings mit mittels des Herstellverfahrens „Durchstellen" gebildeten Aufnahmeausnehmungen für die erfindungsgemäßen Schaufelhebel,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Schaufelhebels ,
Fig. 6 eine der Fig. 2 entsprechende perspektivische Ansicht eines Teils einer zweiten Ausführungsform des Verstellrings und des erfindungsgemäßen Schaufelhebels,
Fig. 7 eine der Fig. 3 entsprechende Draufsicht auf den Verstellring und den erfindungsgemäßen Schaufelhebel, Fig. 8 eine der Fig. 4 entsprechende perspektivische Ansicht des Verstellrings gemäß Fig. 6, und
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaufelhebels.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Turbolader 1 dargestellt, der ein Turbinengehäuse 2 und ein über ein Lagergehäuse 28 mit diesem verbundenes Kompressorgehäuse 3 aufweist. Die Gehäuse 2, 3 und 28 sind entlang einer Rotationsachse R angeordnet. Das Turbinengehäuse 2 ist teilweise im Schnitt gezeigt, um die Anordnung eines Schaufellagerrings 6 und ein von diesem gebildetes radial äußeres Leitgitter 18 zu verdeutlichen, das eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Leitschaufeln 7 mit Schaufelwellen 8 aufweist. Hierdurch werden Düsenquerschnitte gebildet, die nach der Lage der Leitschaufeln 7 größer oder kleiner sind und den in der Mitte an der Rotationsachse R gelegenen Turbinenrotor 4 mehr oder weniger mit dem über einen Zuführkanal 9 zugeführten und über einen Zentralstutzen 10 abgeführten Abgas eines Motors beaufschlagen, um über den Turbinenrotor 4 einen auf derselben Welle sitzendes Verdichterrad 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 angeformte Abstandshalter 16 auf. Vom Prinzip her ist es möglich, mehr oder weniger derartige Abstandshalter 16 vorzusehen.
Fig. 2 ist eine perspektivische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Schaufelhebels 19, der mit einer Aufnahmeausnehmung 27 des Verstellrings 5 in Eingriff steht. Der erfindungsgemäße Schaufelhebel 19 weist an seinem ersten Endbereich 20 eine Aufnahmeausnehmung 21 für ein Wellenende der Schaufelwelle 8 auf, die in Fig. 2 durch ihre Längsachse L symbolisch dargestellt ist. An diese Aufnahmeausnehmung 21 des Schaufelhebels 19 schließt sich in radialer Richtung ein Zwischenbereich 24 sowie ein zweiter Endbereich 23 an. Der Zwischenbereich 24 weist an seiner radialen Außenseite eine Abstütztlache 25 auf, die sich an einer gegenüberliegenden Anlagefläche 31 eines Anlageteils 30 des Verstellrings 5 abstützt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, liegt diese Anlagefläche 31 im Innern der Aufnahmeausnehmung 27 des Verstellrings 5.
Fig. 2 verdeutlicht ferner, dass die Mittelebene EM2 des Zwischenbereichs 24 axial entlang der Schaufelwellen- Längsachse L um einen Abstand a versetzt und parallel zur Mittelebene EM1 des ersten Endbereichs 20 und des zweiten Endbereichs 23 angeordnet ist.
Zudem ist zwischen dem ersten Endbereich 20 und dem zweiten Endbereich 23 eine Ausnehmung 26 angeordnet, die benachbart zum Zwischenbereich 24 angeordnet ist.
Der Verstellring 5 weist pro Hebelkopf 22 eine Aufnahmeausnehmung 27 auf, was sich aus Fig. 4 ergibt. Wie aus Fig. 2, 3 und Fig. 4 ersichtlich, weist die Aufnahmeausnehmung 27 des Verstellrings 5 eine radial außen angeordnete Anschlagwand 29 auf. Ferner ergibt sich aus einer Zusammenschau der Fig. 2, 3 und 5 die Formgebung des Schaufelhebels 19 und die teilkreisbogenförmig verlaufende Ausbildung der Ausnehmung 26. Wie hieraus ersichtlich, bilden Seitenwandflachen 36, 37 der Aufnahmeausnehmung 27 in Umfangsrichtung U des Verstellrings 5 eine Begrenzung für die Wälzbewegung des Zwischenbereichs 24 des Schaufelhebels 19.
Die Figuren 6 bis 9 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Schaufelhebels 19 ' sowie eines Verstellrings 5 ' der vorliegenden Erfindung. Alle mit der ersten Ausführungsform übereinstimmenden Teile sind mit denselben, jedoch gestrichenen Bezugszeichen versehen.
Der Verstellring 5 ' unterscheidet sich vom Verstellring 5 der ersten Ausführungsform dadurch, dass er, wie aus Fig. 7 ersichtlich, eine die gesamte Ringwandstärke W durchgreifende Aufnahmeausnehmung 27' aufweist. Ferner weist der Verstellring 5' eine Mehrzahl von Erhebungen 34 auf, die eine geringere Wandstärke bzw. Breite BE als der Verstellring 5' aufweisen, dessen Wandstärke bzw. radiale Breite durch das Maß Bv verdeutlicht ist.
Der Schaufelhebel 19' unterscheidet sich vom Schaufelhebel 19 der ersten Ausführungsform ferner dadurch, dass er, wie aus den Figuren 7 und 9 ersichtlich, einen Zwischenbereich 24' aufweist, bei dem auf dessen beiden Seiten die Breite B des Hebelkopfes 22' überragende gerundete Schultern 32, 33 angeordnet sind. Ferner stützt sich der Zwischenbereich 24 des Schaufelhebels 19 ' bei dieser Ausführungsform radial ausschließlich an der durch den Verstellring-Innendurchmesser definierten Innenfläche 35 des Verstellrings 5' ab. Durch die oben beschriebenen Ausformungen des ' Schaufelhebels 19, 19' können diese Bauteile als Präzisionsstanzteile ausgebildet werden.
Zur Ergänzung der Offenbarung wird explizit zusätzlich auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Figuren 1 bis 9 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste
1 Turbolader
2 Turbinengehäuse
3 Kompressorgehäuse
4 Turbinenrotor ,5' Verstellring
6 Schaufellagerring
7 Leitschaufel
8 Schaufelwelle
9 Zuführkanal
10 Axialstutzen
11 Betätigungseinrichtung
12 Steuergehäuse
13 Freiraum für Leitschaufeln 7
14 Stößelglied
15 ringförmiger Teil des Turbinengehäuses 2
16 Abstandshalter/Distanznocken
17 Verdichterrad
18 Leitgitter ,19' Schaufelhebel ,20' Endbereich ,21' Aufnahmeausnehmung ,22' Hebelkopf ,23' Endbereich ,24' Zwischenbereich 5 Abstützfläche ,26' Ausnehmung ,27 ' Aufnahmeausnehmung 8 Lagergehäuse 9 Anschlagwand 0 Anlageteil 1 Anlagefläche ,33 Schultern 34 Erhebungen 35 Innenfläche ,36' Seitenwandflachen ,37 ' Seitenwandflachen B Breite Hebelkopf BE Breite Erhebung Bv Breite Verstellring EMi Mittelebene des ersten Endbereichs 20,20 'sowie des zweiten Endbereichs 23,23'
EM2 Mittelebene des Mittelbereichs 24,24' U Umfangsrichtung des Verstellrings 5,5'

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;
- mit einem Leitgitter (18) variabler Turbinengeometrie,
• 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) mit einer Schaufelwellen- Längsachse (L) aufweisen,
• das einen Verstellring (5; 5') aufweist, der mit den Leitschaufeln (7) in Wirkverbindung steht; und
• das einen Schaufelhebel (19; 19') pro Leitschaufel (7) aufweist
■ mit einer in einem ersten Endbereich (20) angeordneten Aufnahmeausnehmung (21; 21') für ein Wellenende der Schaufelwelle (8), die eine Längsachse (L) aufweist,
■ mit einem Hebelkopf (22, 22') an einem zweiten Endbereich (23; 23'), der dieselbe Mittelebene (Em) aufweist, wie der erste Endbereich (20; 20') und
■ mit einem Zwischenbereich (24; 24'), an dem eine Abstutzfläche (25) zur radialen Lagerung des Verstellringes (5; 5') angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet ,
■ dass die Mittelebene (EM2) des Zwischenbereichs (24; 24') axial entlang der Schaufelwellen-Längsachse (L) um einen Abstand (a) versetzt zur Mittelebene (EM1) des ersten Endbereichs (20; 20') und des zweiten Endbereichs (23; 23') angeordnet ist, und
■ dass zwischen dem ersten Endbereich (20; 20') und dem zweiten Endbereich (23; 23') eine Ausnehmung (26; 26') benachbart zum Zwischenbereich (24; 24') angeordnet ist.
2. Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (24; 24') kreisbogenförmig ausgebildet ist.
3. Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb einer Aufnahmeausnehmung (27; 27') des Verstellrings (5; 5') ein Anlageteil (30) mit einer mit der Abstützfläche (25) zusammenwirkenden Anlagefläche (31) angeordnet ist.
4. Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützfläche (25) innerhalb der Aufnahmeausnehmung (27; 27') angeordnet ist.
5. Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG) gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeausnehmung (27; 27') als eine Begrenzung für die Wälzbewegung des Zwischenbereichs (24; 24') in Umfangsrichtung (U) des Verstellrings (5; 5') Seitenwandflachen (36; 36' bzw. 37; 37') aufweist.
6. Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass als radiale Abstützung des Zwischenbereichs (24; 24') ausschließlich eine Verstellring-Innenfläche (35) vorgesehen ist.
7. Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellring (5; 5') Erhebungen (34) aufweist, deren radiale Breite (BE) geringer ist als die radiale Breite (Bv) des Verstellrings (5) .
8. Schaufelhebel (19) für einen Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG)
■ mit einer in einem ersten Endbereich (20; 20') angeordneten Aufnahmeausnehmung (21; 21') für ein Wellenende der Schaufelwelle (8), die eine Längsachse
(L) aufweist,
■ mit einem Hebelkopf (22; 22') an einem zweiten Endbereich (23; 23'), der dieselbe Mittelebene (EM1) aufweist, wie der erste Endbereich (20; 20') und
■ mit einem Zwischenbereich (24; 24'), an dem eine Abstützfläche (25) zur radialen Lagerung des Verstellringes (5; 5') angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet ,
■ dass die Mittelebene (EM2) des Zwischenbereichs (24; 24') axial entlang der Schaufelwellen-Längsachse (L) um einen Abstand (a) versetzt zur Mittelebene (EM1) des ersten Endbereichs (20; 20') und des zweiten Endbereichs (23; 23') angeordnet ist, und
■ dass zwischen dem ersten Endbereich (20; 20') und dem zweiten Endbereich (23; 23') eine Ausnehmung (26; 26') benachbart zum Zwischenbereich (24; 24') angeordnet ist.
9. Schaufelhebel (19; 19') für einen Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG) , gekennzeichnet durch eines der Merkmale des Anspruchs 2.
10. Verstellring für einen Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG) , gekennzeichnet durch eines der Merkmale der Ansprüche 3 bis 6.
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