WO2013010817A1 - Variable turbinengeometrie - Google Patents

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WO2013010817A1
WO2013010817A1 PCT/EP2012/063251 EP2012063251W WO2013010817A1 WO 2013010817 A1 WO2013010817 A1 WO 2013010817A1 EP 2012063251 W EP2012063251 W EP 2012063251W WO 2013010817 A1 WO2013010817 A1 WO 2013010817A1
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adjusting ring
variable turbine
inner diameter
dendichtergeometrie
ring
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Application number
PCT/EP2012/063251
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Kreth
Jochen Laubender
Original Assignee
Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Definitions

  • the present invention relates to a variable turbine geometry, in particular for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, with a vane bearing ring and rotatably mounted therein vane and an adjusting ring for adjusting the individual vanes according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a charging device equipped with such a variable turbine engine geometry and an adjusting ring for such a variable turbine engine geometry.
  • a generic variable turbine geometry is known with a plurality of guide vanes, each associated with an adjusting lever.
  • An adjusting ring acts together with the individual adjusting levers and causes by a rotation relative to the blade bearing ring a change in the angular position of the individual guide vane relative to a flow direction and collectively for all vanes.
  • the adjusting ring is guided radially on its radial inner surface, that is, with its inner diameter by means of a sliding bearing.
  • the blade bearing ring at an axial end over a predetermined axial width on a stepped shoulder with reduced outer diameter, which is so smaller than an inner diameter of the inner radial surface of the adjusting that this paragraph forms the radial sliding bearing of the adjusting ring.
  • Variable turbine geometries are used in order to regulate the compressor performance and thus the performance of an exhaust gas turbocharger in a targeted manner.
  • the adjusting ring which is either slidably or roll-mounted, is rotated, wherein the adjusting ring is mounted with a necessary axial and radial play.
  • this radial clearance of the adjusting ring makes a precise and reproducible adjustment of a minimum flow rate to the exhaust gas mass flow, in particular if the exhaust gas turbocharger, for example in the final assembly is not set in the identical geometric installation position, such as in the future vehicle.
  • the adjusting ring can not only rotate radially on a circular path due to the radial play, but can also translate laterally, as a result of which the guide vanes do not uniformly adjust or release different flow cross-sectional areas.
  • the present invention therefore deals with the problem of providing an improved or at least one alternative embodiment for a variable turbine engine geometry of the generic type, which is characterized in particular by a reduced hysteresis.
  • the present invention is based on the general idea of partially reducing an inner diameter of an adjusting ring mounted in the radial direction over this inner diameter in a min-flow region and thereby reducing its radial play in this region, which not only achieves self-centering in this region, but also the minimum mass flow, which flows through the charging device at this position, can be set exactly and in a defined manner.
  • the partial reduction of the radial play in the mini- Flow range also allows for a reproducible adjustment of the minimum mass flow through the variable turbine geometry geometry in its min flow position, regardless of the setting or mounting position of the charger in the assembly.
  • an improved control behavior can be achieved by a reduced hysteresis (position and boost pressure hysteresis).
  • the radial reduction of the inner diameter of the adjusting ring in the min-flow region is formed by a material thickening.
  • a material thickening is preferably formed integrally with the adjusting ring, so that the adjusting ring and the material thickening can be produced in one step and thereby without significant additional costs, as before.
  • the radial reduction of the inner diameter of the adjusting ring in the min-flow region to a run-on slope or a ramp may be rounded, elliptical, parabolic, tangential, trochoidal, exponential or involute, for example, and it should be ensured in all cases that no step leads over the ramp or the run-up slope to the min-flow region , which in turn can lead to problems in adjusting the adjusting ring.
  • the run-up slope or the ramp may have the same inner radius as the adjusting ring, but have a different center, which also takes place a continuous transition in the min-flow area to the reduced inner diameter.
  • the radial reduction of the inner diameter of the adjusting ring in the min-flow region is formed by a resilient and circumferentially extending lip.
  • This lip on the adjusting ring serves as a spring and at the same time as Verstellaktor by targeted over a defined bending radius with a narrower inner diameter than necessary, so a certain bias is made, so that in the min-flow position or the max-flow Position of the variable turbine geometry, the radial clearance is preferably completely eliminated, but the variable turbine geometry is not transferred in this state in a clamping state.
  • Such a resilient lip offers the great advantage that, depending on the adjustment angle, the adjusting ring can adjust its guide diameter, that is to say its inside diameter, via a resilient principle.
  • FIG. 3 is a view as in Fig. 2, but in another embodiment,
  • Fig. 4, 5 further possible embodiments of the adjusting ring according to the invention, however, with a resilient lip.
  • a turbocharger not shown, of an internal combustion engine, preferably a motor vehicle, a blade bearing ring 2 and rotatably mounted therein vanes and an adjusting ring 3 for adjusting the individual vanes.
  • the adjusting ring 3 acts in a known manner with Verstellhebeln 4, which are rotatably connected to the vanes, not shown.
  • the adjusting ring 3 is also mounted in a known manner in the radial direction via rollers 5 on the blade bearing ring 2, wherein of course a sliding bearing is conceivable.
  • the radial clearance of the adjusting ring 3 makes precise and reproducible adjustment of the minimum flow rate to the exhaust gas mass flow more difficult, especially if the exhaust gas turbocharger in the final assembly is not in the identical geometric installation position, as in the later vehicle, is set.
  • the reason lies in the fact that the adjusting ring 3 by the radial clearance not only on a circular Turning web radially, but also translationally can move laterally, causing the vanes do not adjust evenly and thereby release different flow cross-sectional areas. This in turn results in different and above all not reproducible setting values for the minimum mass flow, whereby the control behavior of the exhaust gas turbocharger is adversely affected. In particular, unwanted position or boost pressure hystereses can result from this.
  • the adjusting ring 3 is mounted over its inner diameter d, in the radial direction, in particular mounted on the rollers 5, wherein the inner diameter di of the adjusting ring 3 is reduced in the min-flow region 6 to the inner diameter di.
  • the radial play of the adjusting ring 3 can be purposefully reduced, as a result of which the adjusting ring 3 is mounted in a self-centering manner.
  • the reduced radial play, due to the reduced inner diameter di -x in the min-flow region 6, enables a reproducible adjustment of the minimum mass flow through the variable turbine / compressor geometry 1 independently of the setting or installation position of the exhaust-gas turbocharger.
  • the reduced inner diameter di -x of the adjusting ring 3 in the min-flow region 6 can be achieved, for example, by a thickening of the material 7 (cf., FIG. 2), wherein the inner diameter di -x in this region 6.
  • the radial reduction of the inner diameter di -x of the adjusting ring 3 in the min-flow region 6 may also have a run-on slope / ramp 8, which may be formed to the rounded, elliptical, parabolic, tangential, trochoidal, exponential or involute.
  • the run-up slope or ramp 8 according to FIG. 2 is rounded with the radius r, wherein the center M provided for this purpose is different from the center M v of the adjusting ring 3. It is of course also conceivable that the run-on slope or the ramp 8 has the same inner radius di as the adjusting ring 3, but has a center of the adjusting ring 3 deviating centers M, as shown for example in FIG. 3.
  • the inner diameter di reduced by the ramp 8 or the run-on slope can be realized only in a small angular range of the adjusting ring 2, that is to say in particular in the min-flow region 6 or a max-flow region 10 (see FIG. whereby the adjusting ring 3 can move outside of the min-flow area 6 in its previously designed tolerances. Outside of the min-flow range 6 may be due to the higher exhaust gas temperatures, a greater radial clearance due to different expansion coefficients of the individual components or materials required to prevent jamming of the variable turbine A / denêtometrie 1.
  • FIGS. 4 and 5 further embodiments are shown in which the radially reduced inner diameter di -x of the adjusting ring 3 in the low-flow region 6 is formed by a resilient lip 9 extending in the circumferential direction.
  • the lip 9 on the adjusting ring 3 serves in this case both as a spring and as a Verstellaktor by targeted over a defined bending radius d b with a narrower inner diameter than required, so with a certain bias, is manufactured, so that in the min flow 6) (see Fig. 5) or else in the maximum flow range 10 (see Fig. 4), the radial clearance of the adjusting ring 3 preferably completely canceled, but at least greatly reduced.
  • variable turbine-generator geometry 1 is not brought into a clamping state.
  • the advantage of the adjusting rings 3 according to FIGS. 4 and 5 is that the adjusting ring 3 can adjust its guide diameter via the resilient principle, depending on the adjustment angle.
  • the min-flow region 6 can be set precisely and reproducibly, whereby hysteresis effects can additionally be avoided.
  • the reduced inner diameter di -x in the min-flow region 6 and / or in the max-flow region 10 can be used for the respective reduction of the radial clearance and for the exact adjustment of the minimum or maximum mass flow.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Variable Turbinen-/Verdichtergeometrie (1), insbesondere für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeuges, mit einem Schaufellagerring (2) sowie drehbar darin gelagerten Leitschaufeln und einem Verstellring (3) zum Verstellen der einzelnen Leitschaufeln, wobei der Verstellring in Radialrichtung direkt oder indirekt am Schaufellagerring (2) gelagert ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Verstellring (3) über seinen Innendurchmesser (di) in Radialrichtung gelagert ist, dass der Innendurchmesser (di) des Verstellrings (3) zumindest in einem Min-Flow-Bereich (6) auf einen Innendurchmesser (di-x) verringert ist. Hierdurch können ein Hystereseverhalten und die Lebensdauer positiv beeinflusst werden.

Description

Variable Turbinengeometrie
Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Turbinengeometrie, insbesondere für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, mit einem Schaufellagerring sowie drehbar darin gelagerten Leitschaufel und einem Verstellring zum Verstellen der einzelnen Leitschaufeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einer derartigen variablen Turbinen- A/erdichtergeometrie ausgestattete Ladeeinrichtung sowie einen Verstellring für eine derartige variable Turbinen-A/erdichtergeometrie.
Aus der DE 10 2004 023 282 A1 ist eine gattungsgemäße variable Turbinengeometrie bekannt mit mehreren Leitschaufeln, denen jeweils ein Verstellhebel zugeordnet ist. Ein Verstellring wirkt dabei mit den einzelnen Verstellhebeln zusammen und bewirkt durch eine Verdrehung relativ zum Schaufellagerring eine Änderung der Winkelstellung der einzelnen Leitschaufel relativ zu einer Strömungsrichtung und zwar kollektiv für alle Leitschaufeln. Der Verstellring ist dabei an seiner radialen Innenfläche, das heißt mit seinem Innendurchmesser mittels einer Gleitlagerung radial geführt. Hierbei weist der Schaufellagerring an einem axialen Ende über eine vorbestimmte axiale Breite einen stufenförmigen Absatz mit reduziertem Außendurchmesser auf, welcher derart kleiner ist als ein Innendurchmesser der radialen Innenfläche des Verstellrings, dass dieser Absatz die radiale Gleitlagerung des Verstellrings bildet.
Variable Turbinengeometrien werden eingesetzt, um die Verdichterleistung und damit die Leistung eines Abgasturboladers gezielt regeln zu können. Innerhalb der variablen Turbinengeometrie wird hierzu der Verstellring, der entweder gleit- oder rollgelagert ist, verdreht, wobei der Verstellring mit einem notwendigen Axial- und Radialspiel gelagert ist. In einem sogenannten Min-Flow-Bereich er- schwert dieses Radialspiel des Verstellrings jedoch eine präzise und reproduzierbare Einstellung einer Mindestdurchflussmenge an Abgasmassenstrom, insbesondere wenn der Abgasturbolader z.B. in der Endmontage nicht in der identischen geometrischen Einbauposition, wie z.B. im späteren Fahrzeug, eingestellt wird. Dies liegt darin begründet, dass sich der Verstellring durch das Radialspiel nicht nur auf einer Kreisbahn radial verdrehen, sondern auch translatorisch seitlich verschieben kann, wodurch sich die Leitschaufeln nicht gleichmäßig verstellen bzw. unterschiedliche Strömungsquerschnittsflächen freigeben. Hieraus resultieren unterschiedliche und insbesondere nicht reduzierbare Einstellwerte für den Min-Flow-Massenstrom, wodurch das Regelverhalten der Ladeeinrichtung bzw. des Abgasturboladers negativ beeinflusst werden kann, da sich z.B. eine unterschiedliche Lage- bzw. Ladedruckhysterese einstellen kann.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit Problem, für eine variable Turbinen-A/erdichtergeometrie der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verringerte Hysterese auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Innendurchmesser eines über diesen Innendurchmesser in Radialrichtung gelagerten Verstellrings partiell in einem Min-Flow-Bereich zu verringern und dadurch dessen Radialspiel in diesem Bereich zu reduzieren, wodurch nicht nur eine Selbstzentrierung in diesem Bereich erreicht wird, sondern auch der Mindestmassen- strom, der bei dieser Stellung durch die Ladeeinrichtung strömt, exakt und definiert eingestellt werden kann. Die partielle Reduzierung des Radialspiels im Min- Flow-Bereich ermöglicht auch eine reproduzierbare Einstellung des Mindestmas- senstroms durch die variable Turbinen-A/erdichtergeometrie in ihrer Min-Flow- Stellung und zwar unabhängig von der Einstell- oder Einbauposition der Ladeeinrichtung in der Montage. Zugleich kann ein verbessertes Regelverhalten durch eine verringerte Hysterese (Lage- und Ladedruckhysterese) erreicht werden. Auch spricht eine mit einer derartigen variablen Turbinen-A/erdichtergeometrie ausgerüstete Ladeeinrichtung deutlich schneller an, was in dem Wegfall von unterwünschten Translationsbewegungen des Verstellrings begründet liegt. Als positiver Nebeneffekt ist zudem ein geringerer Verschleiß über die Lebensdauer sowie der Entfall möglicher spezieller Härteverfahren (Nitrierung, Borierung) zur Lebensdauerabsicherung zu nennen, wodurch eine Kostensenkung erzielt werden kann.
Zweckmäßig ist die radiale Verringerung des Innendurchmessers des Verstellrings im Min-Flow-Bereich durch eine Materialverdickung gebildet. Eine derartige Materialverdickung ist vorzugsweise einstückig mit dem Verstellring ausgebildet, so dass der Verstellring und die Materialverdickung in einem Arbeitsschritt und dadurch ohne nennenswerte Mehrkosten hergestellt werden kann, wie bisher auch.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die radiale Verringerung des Innendurchmessers des Verstellrings im Min-Flow- Bereich eine Anlaufschräge oder eine Rampe auf. Eine derartige Anlaufschräge bzw. Rampen kann beispielsweise ausgerundet, elliptisch, parabolisch, tangential, trochoid, exponentiell oder als Evolvente ausgebildet sein, wobei in allen Fällen gewährleistet werden sollte, dass keine Stufe über die Rampe bzw. die Anlaufschräge zum Min-Flow-Bereich führt, die wiederum zu Problemen bei dem Verstellen des Verstellrings führen kann. Selbstverständlich kann alternativ die Anlaufschräge oder die Rampe denselben Innenradius wie der Verstellring, je- doch einen anderen Mittelpunkt aufweisen, wodurch ebenfalls ein stufenloser Übergang im Min-Flow-Bereich zum reduzierten Innendurchmesser erfolgt.
Zweckmäßig ist die radiale Verringerung des Innendurchmessers des Verstellrings im Min-Flow-Bereich durch eine federnde und sich in Umfangsrichtung erstreckende Lippe gebildet. Diese Lippe am Verstellring dient dabei als Feder und zugleich als Verstellaktor, indem sie über einen definierten Biegeradius gezielt mit einem engeren Innendurchmesser als notwendig, also einer gewissen Vorspannung, gefertigt wird, so dass in der Min-Flow-Stellung oder der Max-Flow- Stellung der variablen Turbinengeometrie das Radialspiel vorzugsweise gänzlich aufgehoben ist, die variable Turbinengeometrie jedoch auch in diesem Zustand nicht in einen Klemmzustand überführt wird. Eine derartige federnde Lippe bietet den großen Vorteil, dass der Verstellring je nach Verstellwinkel seinen Führungsdurchmesser, das heißt seinen Innendurchmesser, über ein federndes Prinzip einstellen kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Dabei zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße variable Turbinen-A/erdichtergeometrie,
Fig. 2 eine erste mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verstellrings,
Fig. 3 eine Darstellung wie in Fig. 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
Fig. 4, 5 weitere mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verstellrings jedoch mit einer federnden Lippe.
Entsprechend der Fig. 1 , weist eine variable Turbinen-A/erdichtergeometrie 1 , insbesondere für einen nicht dargestellten Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeuges, einen Schaufellagerring 2 sowie drehbar darin gelagerte Leitschaufeln und einen Verstellring 3 zum Verstellen der einzelnen Leitschaufeln auf. Der Verstellring 3 wirkt dabei in bekannter Weise mit Verstellhebeln 4 zusammen, die drehfest mit den nicht dargestellten Leitschaufeln verbunden sind. Der Verstellring 3 ist ebenfalls in bekannter Weise in Radialrichtung über Rollen 5 am Schaufellagerring 2 gelagert, wobei selbstverständlich auch eine Gleitlagerung denkbar ist. Im Einstellbereich des minimalen Massenstroms, das heißt im sogenannten Min-Flow-Bereich 6, erschwert das Radialspiel des Verstellrings 3 jedoch eine präzise und reproduzierbare Einstellung der Min- destdurchflussmenge an Abgasmassenstrom, insbesondere sofern der Abgasturbolader in der Endmontage nicht in der identischen geometrischen Einbauposition, wie z.B. im späteren Fahrzeug, eingestellt wird. Die Ursache liegt dabei darin, dass sich der Verstellring 3 durch das Radialspiel nicht nur auf einer Kreis- bahn radial verdrehen, sondern auch translatorisch seitlich verschieben kann, wodurch sich die Leitschaufeln nicht gleichmäßig verstellen und dadurch unterschiedliche Strömungsquerschnittsflächen freigeben. Hieraus resultieren wiederum unterschiedliche und vor allem nicht reproduzierbare Einstellwerte für den Mindestmassenstrom, wodurch das Regelverhalten des Abgasturboladers negativ beeinflusst wird. Insbesondere können hieraus unerwünschte Lage- bzw. Ladedruckhysteresen resultieren.
Erfindungsgemäß ist deshalb der Verstellring 3 über seinen Innendurchmesser d, in Radialrichtung lagert, insbesondere an den Rollen 5 gelagert, wobei der Innendurchmesser di des Verstellrings 3 im Min-Flow-Bereich 6 auf den Innendurchmesser di verringert ist. Hierdurch kann speziell im Min-Flow-Bereich 6 das Radialspiel des Verstellrings 3 gezielt reduziert werden, wodurch der Verstellring 3 selbstzentrierend gelagert ist. Zugleich ermöglicht das reduzierte Radialspiel durch den im Min-Flow-Bereich 6 reduzierten Innendurchmesser di-x eine reproduzierbare Einstellung des Mindestmassenstroms durch die variable Turbi- nen-A/erdichtergeometrie 1 und zwar unabhängig von der Einstell- oder Einbauposition des Abgasturboladers. Zugleich wird ein verbessertes Regelverhalten sowie eine verringerte Hysterese (Lage- und Ladedruckhysterese) erreicht, ebenso wie ein schnelleres Ansprechverhalten des Abgasturboladers durch Wegfall von unerwünschten Translationsbewegungen des Verstellrings 3. Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, dass sich das verringerte Radialspiel positiv auf das Verschleißverhalten der variablen Turbinen-A/erdichtergeometrie 1 auswirkt, wodurch beispielsweise bisher erforderliche spezielle Härteverfahren (Nitrierung, Borierung) zur Lebensdauerabsicherung, entfallen können, wodurch die erfindungsgemäße variable Turbinen-A/erdichtergeometrie 1 zu dem kostengünstig realisiert werden kann. Der verringerte Innendurchmesser di-x des Verstellrings 3 im Min-Flow-Bereich 6 kann beispielsweise durch eine Materialverdickung 7 erzielt werden (vgl. Fig. 2) wobei in diesem Bereich 6 der Innendurchmesser di-x beträgt. Die radiale Verringerung des Innendurchmessers di-x des Verstellrings 3 im Min-Flow-Bereich 6 kann zudem eine An lauf schräge/Rampe 8 aufweisen, die zu dem ausgerundet, elliptisch, parabolisch, tangential, trochoid, exponentiell oder als Evolvente ausgebildet sein kann. Die Anlaufschräge bzw. Rampe 8 gemäß der Fig. 2 ist dabei mit dem Radius r ausgerundet, wobei der hierfür vorgesehene Mittelpunkt M unterschiedlich zum Mittelpunkt Mv des Verstellrings 3 ist. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die Anlaufschräge oder die Rampe 8 den selben Innenradius di wie der Verstellring 3 aufweist, jedoch einen vom Verstellring 3 abweichende Mittelpunkte M hat, wie dies beispielsweise gemäß der Fig. 3 dargestellt ist.
Generell kann der durch die Rampe 8 bzw. die Anlaufschräge verringerte Innendurchmesser di nur in einem geringen Winkelbereich des Verstellrings 2, das heißt insbesondere im Min-Flow-Bereich 6 oder einem Max-Flow bereich 10 (vgl. Fig. 4) realisiert werden, wodurch sich der Verstellring 3 außerhalb des Min-Flow- Bereiches 6 in seinen bisher ausgelegten Toleranzen bewegen kann. Außerhalb des Min-Flow-Bereiches 6 ist unter Umständen aufgrund der höheren Abgastemperaturen ein größeres Radialspiel wegen unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Bauteile bzw. Materialien erforderlich, um ein Verklemmen der variablen Turbinen-A/erdichtergeometrie 1 zu verhindern.
Bei der Darstellung des Verstellrings 3 gemäß der Fig. 3 kann aufgrund des identischen Innendurchmessers d, sowohl für die Anlaufschräge bzw. Rampe 8 also auch für den Verstellring 3 bei unterschiedlichen Mittelpunkten M, Mv eine stetige Verringerung des Radialspiels im Verhältnis zum Drehwinkel erreicht werden, da die Rampe 8 ihren Innendurchmesser d, stetig bis zu einem geometrisch bestimmten Minimum verringert. Die Rampe 8 bzw. die Anlaufschräge 8 kann dabei selbstverständlich in unterschiedlichen Ausführungsformen, wie beispielsweise gemäß der Fig. 2, ausgeführt werden, wobei stets darauf geachtet werden sollte, dass eine stufenlose Anpassung des Innendurchmessers d, bzw. di-x im Min- Flow-Bereich 6 erfolgt.
Gemäß den Fig. 4 und 5 sind weitere Ausführungsformen dargestellt, bei welchen der radial verringerte Innendurchmesser di-xdes Verstellrings 3 im Min- Flow-Bereich 6 durch eine federnde und sich in Umfangsrichtung erstreckende Lippe 9 gebildet sind. Die Lippe 9 am Verstellring 3 dient in diesem Fall sowohl als Feder als auch als Verstellaktor, indem sie über einen definierten Biegeradius db gezielt mit einem engeren Innendurchmesser als erforderlich, also mit einer gewissen Vorspannung, gefertigt wird, so dass in dem Min-Flow-Bereich 6 (vgl. Fig. 5) oder aber auch im Max-Flow-Bereich 10 (vgl. Fig. 4) das Radialspiel des Verstellrings 3 vorzugsweise gänzlich aufgehoben, zumindest aber stark reduziert wird. Die variable Turbinen-A/erdichtergeometrie 1 wird jedoch auch in diesen Bereichen 6, 10 nicht in einen Klemmzustand überführt. Der Vorteil der Verstellringe 3 gemäß den Fig. 4 und 5 liegt darin, dass der Verstellring 3 je nach Verstellwinkel seinen Führungsdurchmesser über das federnde Prinzip einstellen kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Verstellring 3 und insbesondere auch mit der erfindungsgemäßen variablen Turbinen-A/erdichtergeometrie 1 lässt sich insbesondere der Min-Flow-Bereich 6 exakt und reproduzierbar einstellen, wobei zusätzlich Hystereseeffekte vermieden werden können. Selbstverständlich kann der reduzierte Innendurchmesser di-x im Min-Flow-Bereich 6 und/oder im Max-Flow- Bereich 10 zur jeweiligen Verringerung des Radialspiels und zur exakten Einstellung des Mindest- bzw. Maximalmassenstroms eingesetzt werden.

Claims

Ansprüche
1 . Variable Turbinen-A/erdichtergeometrie (1 ), insbesondere für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeuges, mit einem Schaufellagerring (2) sowie drehbar darin gelagerten Leitschaufeln und einem Verstellring (3) zum Verstellen der einzelnen Leitschaufeln, wobei der Verstellring in Radialrichtung direkt oder indirekt am Schaufellagerring (2) gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Verstellring (3) über seinen Innendurchmesser (d,) in Radialrichtung gelagert ist,
- dass der Innendurchmesser (d,) des Verstellrings (3) zumindest in einem Min- Flow-Bereich (6) auf einen Innendurchmesser (di-x) verringert ist.
2. Variable Turbinen-A/erdichtergeometrie nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der verringerte Innendurchmesser (di-x) des Verstellrings (3) im Min-Flow- Bereich (6) durch eine Materialverdickung (7) gebildet ist.
3. Variable Turbinen-A/erdichtergeometrie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der verringerte Innendurchmesser (di-x) des Verstellrings (3) im Min-Flow- Bereich (6) eine Anlaufschräge (8) oder eine Rampe (8) aufweist.
4. Variable Turbinen-A/erdichtergeometrie nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die An lauf schräge (8) oder die Rampe (8) ausgerundet, elliptisch, parabolisch, tangential, trochoid, exponentiell, oder als Evolvente ausgebildet ist.
5. Variable Turbinen-A/erdichtergeometrie nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anlaufschräge (8) oder die Rampe (8) denselben Innenradius wie der Verstellring (3), jedoch einen anderen Mittelpunkt (M) aufweist.
6. Variable Turbinen-A/erdichtergeometrie Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der verringerte Innendurchmesser (di-x) des Verstellrings (3) im Min-Flow- Bereich (6) durch eine federnde und sich in Umfangsrichtung erstreckende Lippe (9) gebildet ist.
7. Variable Turbinen-A/erdichtergeometrie nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die federnde Lippe (9) an ihrem freien Ende oder an ihrem eingespannten Ende einen im Vergleich zum Verstellring (3) reduzierten Innendurchmesser (di-x) aufweist.
8. Variable Turbinen-A/erdichtergeometrie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstellring (3) über Rollen (5) am Schaufellagerring (2) gelagert ist.
9. Ladeeinrichtung mit einer variablen Turbinen-A/erdichtergeometrie (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verstellring (3) für eine variable Turbinen-A/erdichtergeometrie (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Innendurchmesser des Verstellrings (3) in einem Min-Flow-Bereich (6) verringert ist.
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