WO2011137984A1 - Adjusting device, in particular for guide blades of an exhaust gas turbocharger - Google Patents

Adjusting device, in particular for guide blades of an exhaust gas turbocharger Download PDF

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WO2011137984A1
WO2011137984A1 PCT/EP2011/002058 EP2011002058W WO2011137984A1 WO 2011137984 A1 WO2011137984 A1 WO 2011137984A1 EP 2011002058 W EP2011002058 W EP 2011002058W WO 2011137984 A1 WO2011137984 A1 WO 2011137984A1
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exhaust gas
adjusting
guide
adjusting device
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PCT/EP2011/002058
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Joachim Siegfried Delitz
Hermann Burmester
Jan Ehrhard
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Ihi Charging Systems International Gmbh
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    • F01D17/00Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10Final actuators
    • F01D17/12Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/165Final 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

The invention relates to an adjusting device, in particular for an exhaust gas guiding section (5) of an exhaust gas turbocharger, comprising a support ring (15) and a plurality of guide blades (17), wherein the guide blades (17) can each be rotated by means of a bearing device (26) about a rotational axis (30) of the bearing device (26), and the guide blades (17) can be adjusted by means of an adjusting ring (16), wherein receiving openings (21) are provided in the adjusting ring (16), and wherein positioning devices (28) independent of the bearing devices (26) are provided for each guide blade (17), each positioning device extending into one receiving opening (21). According to the invention, the positioning devices (28) are directly connected to the guide blades (17).

Description

VERSTELLVORRICHTUNG, INSBESONDERE FÜR LEITSCHAUFELN EINES ABGASTURBOLADERS ADJUSTING DEVICE, ESPECIALLY FOR GUIDING A DEVICE BOLDER
Die Erfindung betrifft eine Versteilvorrichtung, insbesondere für einen The invention relates to an adjusting device, in particular for a
Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.  Exhaust gas routing section of an exhaust gas turbocharger according to the preamble of claim 1 and an exhaust gas turbocharger according to the preamble of claim 11.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 007 670 A1 ist eine Versteilvorrichtung bekannt, welche sich auf einen Abgasturbolader bezieht. Die Versteilvorrichtung weist einen Trägerring sowie eine Mehrzahl von Leitschaufeln auf. Die Leitschaufeln sind jeweils mit Hilfe einer Lagervorrichtung drehbar ausgestaltet, wobei die Verstellung der Leitschaufeln mit Hilfe eines Stellrings ausführbar ist. Der Stellring weist hierzu Aufnahmeöffnungen auf, in welche die Lagervorrichtungen der Leitschaufeln hineinragend ausgebildet sind. Eine rotatorische Bewegung des Stellrings wird mit Hilfe der Aufnahmeöffnungen mittelbar auf die Lagervorrichtungen und somit auf die, mit den Lagervorrichtungen drehfest verbundenen Leitschaufeln übertragen, wobei als Übertragungsmittel Stellhebel vorgesehen sind. Die Stellhebel sind dabei jeweils mit der Lagervorrichtung der jeweiligen Leitschaufel formschlüssig sowie mit dem Stellring verbunden. Zur gesicherten German Offenlegungsschrift DE 10 2008 007 670 A1 discloses an adjusting device which relates to an exhaust-gas turbocharger. The adjusting device has a carrier ring and a plurality of guide vanes. The vanes are each designed to be rotatable by means of a bearing device, wherein the adjustment of the vanes by means of an adjusting ring is executable. The adjusting ring has for this purpose receiving openings, in which the bearing devices of the guide vanes are formed projecting. A rotational movement of the adjusting ring is indirectly transmitted by means of the receiving openings on the bearing devices and thus on the rotatably connected with the bearing devices vanes, wherein as a transmission means levers are provided. The levers are each positively connected to the bearing device of the respective vane and connected to the adjusting ring. To the secured
Positionierung der Leitschaufeln weist die offenbarte Versteilvorrichtung zusätzlich eine Verriegelung der Lagervorrichtungen mit dem Stellring auf. Der Nachteil dieser  Positioning of the guide vanes, the disclosed adjusting device additionally has a locking of the bearing devices with the adjusting ring. The disadvantage of this
Versteilvorrichtung besteht darin, dass eine rotatorische Bewegung des Stellrings nur mittelbar auf die Leitschaufeln übertragen wird und somit eine  Versteilvorrichtung is that a rotational movement of the adjusting ring is transmitted only indirectly to the vanes and thus a
Versagenswahrscheinlichkeit aufgrund mindestens eines weiteren, zur Übertragung der rotatorischen Bewegung benötigten Bauteils, nämlich des Stellhebels, höher ist, als bei einer direkten, unmittelbaren Übertragung der rotatorischen Bewegung des Stellrings auf die Leitschaufeln. Ausgehend von einem strömungsoptimierten, tropfenförmigen Profils der Leitschaufel, ist die Lagervorrichtung einer Leitschaufel üblicherweise in einem Bereich eines größten Profilquerschnitts positioniert, sodaß aufgrund mechanischer und/oder Failure probability due to at least one further, required for the transmission of the rotary motion component, namely the control lever, is higher than in a direct, direct transmission of the rotational movement of the adjusting ring on the guide vanes. Starting from a flow-optimized, teardrop-shaped profile of the guide vane, the bearing device of a guide vane is usually positioned in a region of a largest profile cross-section, so that due to mechanical and / or
thermodynamischer Belastungen Materialbelastungen in Form von Spannungen, thermodynamic loads material stress in the form of stresses,
Dehnungen oder Torsionsspannungen ausreichend aufnehmbar sind. So kann es im Betrieb des Abgasturboladers, insbesondere in Betriebspunkten bei hohen Lasten der Brennkraftmaschine, zu einer unregelmäßigen Positionierung von freien Strains or torsional stresses are sufficiently absorbable. Thus, during operation of the exhaust-gas turbocharger, in particular at operating points at high loads of the internal combustion engine, an irregular positioning of free air can occur
Leitschaufelenden kommen, welche zum einen durch hohe Abgastemperaturen und zum anderen durch hohe Abgasgeschwindigkeit eingeleitet werden. Dies führt zu einer Reduzierung des Wirkungsgrades des Abgasturboladers und somit letztendlich bei einem Betrieb des Abgasturboladers in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine, zu einem höheren Kraftstoffverbrauch der mit dem Abgasturbolader verbundenen Leitschaufelenden come, which are initiated on the one hand by high exhaust gas temperatures and on the other by high exhaust gas velocity. This leads to a reduction in the efficiency of the exhaust gas turbocharger and thus ultimately in an operation of the exhaust gas turbocharger in conjunction with an internal combustion engine, to a higher fuel consumption associated with the exhaust gas turbocharger
Brennkraftmaschine. Internal combustion engine.
Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Versteilvorrichtung, Thus, it is the object of the present invention an adjusting device,
insbesondere für einen Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers zu schaffen, welcher neben einer einfachen Montage eine gesicherte Bewegung sowie exakte in particular to provide for an exhaust gas guide portion of an exhaust gas turbocharger, which in addition to a simple assembly a secure movement and accurate
Positionierung der Leitschaufeln bei einer reduzierten Versagenswahrscheinlichkeit aufweist. Gleichzeitig ist es die Aufgabe der Erfindung einen Abgasturbolader Positioning of the vanes at a reduced probability of failure has. At the same time it is the object of the invention an exhaust gas turbocharger
bereitzustellen, welcher sich durch verbesserte Wirkungsgrade auszeichnet. to provide, which is characterized by improved efficiencies.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verstellvorrichtung mit den Merkmalen des This object is achieved by an adjusting device with the features of
Anspruchs 1 sowie durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Claim 1 and by an exhaust gas turbocharger with the features of claim 11. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims, wherein advantageous
Ausgestaltungen der Verstellvorrichtung als vorteilhafte Ausgestaltungen des Embodiments of the adjustment as advantageous embodiments of
Abgasturboladers und umgekehrt angesehen werden können. Exhaust gas turbocharger and vice versa can be considered.
Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung, welche insbesondere für einen The adjusting device according to the invention, which in particular for a
Abgasführungsabschnitt eines Abgasturboladers geeignet ist, umfasst einen Trägerring sowie eine Mehrzahl von Leitschaufeln, wobei die Leitschaufeln jeweils mit Hilfe einer Lagervorrichtung drehbar um eine Drehachse der Lagervorrichtung ausgestaltet sind, und die Verstellung der Leitschaufeln mit Hilfe eines Stellrings ausführbar ist, wobei im Stellring Aufnahmeöffnungen vorgesehen sind, und wobei von den Lagervorrichtungen unabhängige Positioniervorrichtungen je Leitschaufel vorgesehen sind, welche in jeweils eine Aufnahmeöffnung hineinragend ausgebildet sind, und die Positioniervorrichtungen unmittelbar mit den Leitschaufeln verbunden ausgebildet sind. Exhaust gas duct section of an exhaust gas turbocharger is suitable, comprising a support ring and a plurality of vanes, wherein the guide vanes are each configured by means of a bearing device rotatable about an axis of rotation of the bearing device, and the adjustment of the vanes by means of an adjusting ring is executable, are provided in the adjusting ring receiving openings , and wherein independent of the storage devices positioning devices per vane are provided, which in each case a receiving opening are formed protruding, and the positioning devices are formed directly connected to the guide vanes.
Da nun die Positioniervorrichtungen unmittelbar mit den jeweiligen Leitschaufeln verbunden ausgebildet sind und diese Positioniervorrichtungen in die Aufnahmeöffnungen des Stellringes hineinragen, ist eine Bewegung des Stellringes direkt auf die Leitschaufel übertragbar. Somit kann eine Fehlfunktion oder ein Funktionsausfall des Since now the positioning devices are formed directly connected to the respective guide vanes and these positioning devices protrude into the receiving openings of the adjusting ring, a movement of the adjusting ring is transferable directly to the vane. Thus, a malfunction or malfunction of the
Abgasturboladers aufgrund eines, die Bewegung des Stellringes auf die Leitschaufel übertragenden Bauteils ausgeschlossen werden. Des Weiteren ergibt sich aufgrund der reduzierten Bauteile der Verstellvorrichtung eine Kostenersparnis bei der Herstellung. Exhaust gas turbocharger due to one, the movement of the adjusting ring on the vane transmitting component are excluded. Furthermore, due to the reduced components of the adjustment results in a cost savings in the production.
Durch die unmittelbare Verbindung der von der Lagervorrichtung unabhängigen Due to the direct connection of the independent of the storage device
Positioniervorrichtung mit der Leitschaufel ist es zwangsläufig gegeben, dass die Positioning device with the vane, it is inevitably given that the
Leitschaufel an zwei Bereichen fixiert ist. Der erste Bereich ist dabei der Bereich, in welchem die Lagervorrichtung positioniert ist und der zweite Bereich ist dabei der Bereich in welchem die Positioniervorrichtung vorgesehen ist, der Bereich des Leitschaufelendes. Vorteilhaftweise weist ein erstes Ende der Leitschaufel die Lagervorrichtung auf, während vorteilhafterweise ein zweites Ende, das dem ersten Ende abgewandte der Leitschaufel die Positioniervorrichtung aufweist. Somit ist die Leitschaufel zwischen diesen beiden Bereichen gehalten, so dass bei jeder Stellung der Leitschaufel der aerodynamisch erwünschte, konstant enge Abstand zum Turbinenrad, insbesondere der Abstand von Leitschaufelenden erhalten bleibt. Guide vane is fixed to two areas. The first region is the region in which the storage device is positioned and the second region is the region in which the positioning device is provided, the region of the guide vane end. Advantageously, a first end of the vane on the bearing device, while advantageously a second end facing away from the first end of the vane has the positioning device. Thus, the vane is held between these two areas, so that at each position of the guide vane the aerodynamically desired, constantly close distance to the turbine wheel, in particular the distance of vane ends is maintained.
In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Versteilvorrichtung ist die In one embodiment of the adjusting device according to the invention is the
Positioniervorrichtung zapfenförmig ausgebildet, wodurch ein Eingreifen der Positioning device pin-shaped, whereby an intervention of the
Positioniervorrichtung in die Aufnahmeöffnung des Stellringes vereinfacht und gesichert ist. Positioning device is simplified and secured in the receiving opening of the adjusting ring.
Zur vereinfachten Montage der Versteilvorrichtung sowie zu vereinfachten Herstellung ist die Positioniervorrichtung einstückig mit der Leitschaufel ausgebildet. For simplified assembly of the adjusting device as well as for simplified production, the positioning device is formed integrally with the guide vane.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Positioniervorrichtung zwar nicht einstückig mit der Leitschaufel, sondern mit der Leitschaufel bewegbar verbunden. Die In a further embodiment, the positioning device is not integrally connected to the guide vane, but movably connected to the vane. The
Positioniervorrichtung ist zapfenförmig, einen runden Querschnitt aufweisend ausgebildet. Dies birgt den Vorteil, dass im Betrieb der Verstellvorrichtung aufgrund der insbesondere rotatorischen Bewegbarkeit der Positioniervorrichtung ein Verklemmen der Positioning device is pin-shaped, having a round cross-section formed. This has the advantage that during operation of the adjusting device due to the particular Rotational mobility of the positioning a jamming of the
Positioniervorrichtung in der Aufnahmeöffnung des Stellrings nahezu ausgeschlossen ist Positioning device in the receiving opening of the adjusting ring is almost impossible
Sofern die Verstellvorrichtung derart ausgebildet ist, dass der Trägerring zwischen den Leitschaufeln und dem Stellring positioniert ist, weist der Trägerring Führungsöffnungen zur Aufnahme der Positioniervorrichtung auf, wobei die mit der Leitschaufel unmittelbar verbundenen Positioniervorrichtungen über die Führungsöffnungen im Kontakt mit den Aufnahmeöffnungen des Stellrings stehen. Die führt zu einer vorteilhaften kompakten Bauweise der Versteilvorrichtung. Die Positionen sowie die Formen der If the adjusting device is designed in such a way that the carrier ring is positioned between the guide vanes and the adjusting ring, the carrier ring has guide openings for receiving the positioning device, wherein the positioning devices directly connected to the guide vane are in contact with the receiving openings of the adjusting ring via the guide openings. This leads to an advantageous compact design of the adjusting device. The positions as well as the forms of the
Führungsöffnungen ergeben sich aus einer Rotationsbewegung der Guide openings resulting from a rotational movement of the
Positioniervorrichtung um die Lagervorrichtung. Positioning device around the bearing device.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ist im Bereich der Lagervorrichtung mindestens ein Spannelement zur Positionierung der Leitschaufel vorgesehen, so dass vorteilhafterweise eine axiale Verschiebung bzw. eine axiale In a further embodiment of the adjusting device according to the invention at least one clamping element for positioning the guide vane is provided in the region of the bearing device, so that advantageously an axial displacement or an axial displacement
Positionierung der Leitschaufeln beim Positionieren ermöglicht ist. Die Spannelemente sind in einer einfachen Ausführung in Form einer Spiralfeder ausgebildet. Die Positioning of the vanes during positioning is possible. The clamping elements are formed in a simple embodiment in the form of a spiral spring. The
Spannelemente selbst können idealerweise in Halteöffnungen, welche der Aufnahme der Lagervorrichtung dienen, vorgesehen sein. Diese Halteöffnungen sind sowohl im Clamping elements themselves can ideally be provided in holding openings which serve to receive the storage device. These retaining openings are both in
Trägerring eingebracht, als auch in einem dem Trägerring üblicherweise gegenüber positionierten Abdeckring. Carrier ring introduced, as well as in a support ring usually opposite positioned cover ring.
Die Aufnahmeöffnungen des Stellrings sind geradlinig und/oder bogenförmig ausgebildet. Die Form der Aufnahmeöffnungen ist dabei dem jeweiligen Bedarfsfall, d. h. dem The receiving openings of the adjusting ring are rectilinear and / or arcuate. The shape of the receiving openings is the particular case of need, d. H. the
Einsatzgebiet der Verstellvorrichtung anzupassen. So bietet beispielsweise eine bogenförmige Ausbildung der Aufnahmeöffnungen den Vorteil, dass eine Beschleunigung oder ein Verzögerung in definierten Verstellbereichen der Leitschaufeln möglich ist. Adjust the application of the adjustment. For example, an arcuate design of the receiving openings offers the advantage that an acceleration or a deceleration in defined adjustment ranges of the guide vanes is possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen VerStelleinrichtung weisen die Aufnahmeöffnungen des Stellrings einen Boden auf. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist in der Möglichkeit zur Reduzierung der Leckage von Abgas im Betrieb begründet. Leckage bei einem Abgasturbolader ist grundsätzlich immer mit einem In a further advantageous embodiment of the adjusting device according to the invention, the receiving openings of the adjusting ring on a floor. The advantage of this embodiment is due to the possibility of reducing the leakage of exhaust gas during operation. Leakage in an exhaust gas turbocharger is always always with one
Wirkungsgradverlust gleichzusetzen, wobei neben diesem Wirkungsgradverlust unter Umständen auch Schäden in einem Lagerabschnitt des Abgasturboladers aufgrund des Eindringens von heißem Abgas in schmierölführende Bereiche auftreten können. In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ist eine Bodenfläche der Aufnahmeöffnung in ihrer virtuellen Verlängerung in Bezug zu einer Drehachse der Lagervorrichtung, im weiteren als dritten Drehachse bezeichnet, in einem Winkel abweichend von 90° ausgebildet ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Aufnahmeöffnung gegenüber einer Senkrechten zur dritten Drehachse geneigte Equalizing loss of efficiency, which in addition to this loss of efficiency under certain circumstances also damage in a bearing section of the exhaust gas turbocharger due to the penetration of hot exhaust gas can occur in lubricating oil leading areas. In a preferred embodiment of the adjusting device according to the invention, a bottom surface of the receiving opening in its virtual extension with respect to a rotational axis of the bearing device, hereinafter referred to as the third axis of rotation is formed at an angle other than 90 °. In other words, this means that the receiving opening inclined relative to a perpendicular to the third axis of rotation
Bodenfläche aufweist, wobei aufgrund der gegenüber der dritten Drehachse geneigten Bodenfläche eine axiale Kraft auf die Positioniervorrichtung ausgeübt wird, welche über die Positioniervorrichtung auf die Leitschaufel wirkt. Somit ist eine gleichbleibende axiale Position der Leitschaufel während der Positionierung gewährleistet. Bottom surface, wherein due to the inclined surface relative to the third axis of rotation, an axial force is exerted on the positioning device, which acts on the positioning device on the guide vane. Thus, a constant axial position of the vane during positioning is ensured.
In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung weist der Stellring mindestens einen Außenring und einen Innenring auf, wobei entweder nur der Innenring oder nur der Außenring oder beide bewegbar sind. Vorteilhafterweise kann sich dadurch die bewegte Masse, nämlich der Innenring oder der Außenring, reduzieren, so dass eine Reduktion der diese bewegte Masse indizierende Kraft erreichbar ist. Ist sowohl der Außenring, als auch der Innenring bewegbar, so kann eine gesteigerte schnelle Änderung der Position der Leitschaufeln erreicht werden, wenn die In an alternative embodiment of the adjusting device according to the invention, the adjusting ring has at least one outer ring and an inner ring, wherein either only the inner ring or only the outer ring or both are movable. Advantageously, this can reduce the moving mass, namely the inner ring or the outer ring, so that a reduction in the force indicative of this moving mass can be achieved. If both the outer ring, and the inner ring movable, so an increased rapid change in the position of the vanes can be achieved when the
Bewegungsrichtung des Innen- und des Außenringes entgegengesetzt ist. Movement direction of the inner and outer ring is opposite.
Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader mit einem Gehäuse, weist einen An inventive exhaust gas turbocharger with a housing, has a
durchströmbaren Abgasführungsabschnitt auf, welcher mindestens einen Spiralkanal, einen Überströmkanal, eine Radkammer zur Aufnahme eines Turbinenrades sowie einen Austrittskanal umfasst. Zur Änderung einer Turbinenradanströmung ist eine permeable exhaust gas guide section, which comprises at least one spiral channel, an overflow channel, a wheel chamber for receiving a turbine wheel and an outlet channel. To change a Turbinenradanströmung is a
Versteileinrichtung im Abgasführungsabschnitt vorgesehen, welche einen Trägerring, einen Abdeckring sowie eine Mehrzahl von Leitschaufeln aufweist, wobei die Adjusting device provided in the exhaust gas guide portion, which has a support ring, a cover ring and a plurality of vanes, wherein the
Leitschaufeln zwischen Trägerring und Abdeckring positioniert sind. Die Leitschaufeln sind jeweils mit Hilfe einer Lagervorrichtung drehbar ausgestaltet, und die Verstellung der Leitschaufeln ist mit Hilfe eines Stellrings ausführbar, wobei im Stellring Guide vanes are positioned between carrier ring and cover ring. The vanes are each designed to be rotatable by means of a bearing device, and the adjustment of the vanes is executable by means of an adjusting ring, wherein in the adjusting ring
Aufnahmeöffnungen vorgesehen sind, welcher eine Verstellvorrichtung aufweist, die gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen ausgebildet ist. Dabei sind alle vorteilhaften Ausgestaltungen der Verstellvorrichtung auch als vorteilhafte Receiving openings are provided, which has an adjusting device, which is designed according to one of the embodiments described above. In this case, all advantageous embodiments of the adjustment are also advantageous
Ausgestaltungen des Abgasturboladers zu verstehen. Embodiments of the exhaust gas turbocharger to understand.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of several embodiments and with reference to the Drawings in which identical or functionally identical elements are provided with identical reference numerals.
Dabei zeigen: Showing:
Fig. 1 in einem Längsschnitt einen Abgasführungsabschnitt und einen Fig. 1 in a longitudinal section an exhaust gas guide section and a
Lagerabschnitt eines erfindungsgemäßen  Bearing portion of an inventive
Abgasturboladers mit einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel,  Exhaust gas turbocharger with an adjusting device according to the invention in a first embodiment,
Fig. 2 in einem weiteren Längsschnitt den Abgasturbolader mit der Fig. 2 in a further longitudinal section of the exhaust gas turbocharger with the
Verstellvorrichtung gem. Fig. 1 ,  Adjusting device acc. Fig. 1,
Fig. 3 in einer Draufsicht den Abgasturbolader mit der Fig. 3 in a plan view of the exhaust gas turbocharger with the
Verstellvorrichtung gem. Fig. 1 ,  Adjusting device acc. Fig. 1,
Fig. 4 in einer Detailansicht ein Schnitt entlang der Linien J-J den Fig. 4 is a detail view of a section along the lines J-J den
Abgasturbolader sowie die Verstellvorrichtung gem. Fig. 3,  Exhaust gas turbocharger and the adjustment gem. 3,
Fig. 5 in einer Detailansicht ein Schnitt entlang der Linien l-l den Fig. 5 is a detail view of a section along the lines L-L den
Abgasturbolader sowie die Verstellvorrichtung gem. Fig. 3,  Exhaust gas turbocharger and the adjustment gem. 3,
Fig. 6 in einer Draufsicht einen Abdeckring der erfindungsgemäßen Fig. 6 in a plan view of a cover ring of the invention
Verstellvorrichtung,  adjusting,
Fig. 6a in einem Schnitt entlang der Linien C-C der Abdeckring gem. Fig. 6, Fig. 6a in a section along the lines C-C of the cover according to. 6,
Fig. 7 in einer Draufsicht einen Trägerring der erfindungsgemäßen Fig. 7 in a plan view of a carrier ring of the invention
Verstell vorrichtu ng ,  Adjusting device,
Fig. 7a in einem Schnitt entlang der Linien D-D der Abdeckring gem. Fig. 7, Fig. 7a in a section along the lines D-D of the cover according to. Fig. 7,
Fig. 8 in einer Draufsicht einen Steuerring der erfindungsgemäßen Fig. 8 in a plan view a control ring of the invention
Verstellvorrichtung, Fig. 8a in einem Schnitt entlang der Linien E-E der Steuerring gem. Fig. 8, adjusting, Fig. 8a in a section along the lines EE of the control ring gem. 8,
Fig. 9 in einer Zusammenbaudarstellung die erfindungsgemäße Fig. 9 in an assembled view of the invention
Verstellvorrichtung in Verbindung mit einem Turbinenrad des erfindungsgemäßen Abgasturboladers, wobei die Leitschaufeln  Adjusting device in conjunction with a turbine wheel of the exhaust gas turbocharger according to the invention, wherein the guide vanes
in unterschiedlichen Stellungen a) bis c) dargestellt sind,  are shown in different positions a) to c),
Fig. 10 in einem Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel der 10 is a longitudinal section of a second embodiment of the
erfindungsgemäßen Versteilvorrichtung,  adjusting device according to the invention,
Fig. 11 in einer perspektivischen Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung und 11 is a perspective view of a third embodiment of the adjusting device according to the invention and
Fig. 12 in einer prinzipiellen Darstellung unterschiedliche Stellungen a) bis c) von Fig. 12 in a schematic representation of different positions a) to c) of
Leitschaufeln in Abhängigkeit einer Positionierung eines Stellrings des dritten Ausführungsbeispiels gem. Fig. 11.  Guide vanes in response to a positioning of a collar of the third embodiment acc. Fig. 11.
Ein in Fig. 1 in einer Draufsicht ausschnittsweise dargestellter erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst ein Gehäuse 2 mit einem nicht näher dargestellten durchströmbaren Luftführungsabschnitt, einem Lagerabschnitt 4 sowie einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt 5. Des Weiteren weist der Abgasturbolader 1 ein Laufzeug 6 auf, umfassend ein im Luftführungsabschnitt positioniertes nicht näher dargestelltes Verdichterrad, ein im Abgasführungsabschnitt 5 positioniertes Turbinenrad 7 und eine das Verdichterrad mit dem Turbinenrad 7 drehfest verbindende Welle 8 mit einer ersten Drehachse 8a, wobei die Welle 8 im Lagerabschnitt 4 drehbar gelagert ist. A in Fig. 1 in a plan view fragmentary shown inventive exhaust gas turbocharger 1 in a first embodiment comprises a housing 2 with a not shown through-flow air guide portion, a bearing section 4 and a flow-through exhaust guide section 5. Furthermore, the exhaust gas turbocharger 1 a running gear 6, comprising a compressor wheel not shown in greater detail in the air guide section, a turbine wheel 7 positioned in the exhaust guide section 5 and a shaft 8 connecting the compressor wheel to the turbine wheel 7 in a rotationally fixed manner with a first axis of rotation 8a, the shaft 8 being rotatably mounted in the bearing section 4.
Im Betrieb des Abgasturboladers 1 wird das Turbinenrad 7 üblicherweise mit Hilfe von Abgas einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine angeströmt, sodass es in eine Rotationsbewegung versetzt wird, wobei diese Rotationsbewegung mit Hilfe der Welle 8 auf das Verdichterrad übertragen wird, welches daraufhin Luft ansaugt. Diese During operation of the exhaust gas turbocharger 1, the turbine wheel 7 is usually flowed with the aid of exhaust gas of an internal combustion engine, not shown, so that it is placed in a rotational movement, said rotational movement is transmitted by means of the shaft 8 to the compressor wheel, which then sucks air. These
angesaugte Luft wird im Luftführungsabschnitt verdichtet und der Brennkraftmaschine über nicht näher dargestellte Luftführungsleitungen zugeführt. sucked air is compressed in the air guide section and fed to the internal combustion engine via air ducts, not shown.
Der Abgasturbolader 1 ist mit Hilfe von nicht näher dargestellten Abgasführungsleitungen mit einem nicht näher dargestellten Auslassbereich der Brennkraftmaschine mechanisch verbunden. Das Abgas strömt aus dem Auslassbereich in die Abgasführungsleitungen und von dort in einen nicht näher dargestellten Eintrittsbereich des Abgasturboladers 1 , welchem stromab mindestens ein Spiralkanal 9 des Abgasführungsabschnitts 5 nachgeordnet ist, welchen das Abgas auf seinem Weg zu dem stromab des Spiralkanals 9 in einer Radkammer 10 des Abgasführungsabschnitts 5 angeordneten Turbinenrad 7 durchströmt. Stromab der Radkammer 10 ist ein Austrittskanal 11 des The exhaust gas turbocharger 1 is mechanical with the aid of exhaust ducts not shown in detail with an outlet region of the internal combustion engine, not shown connected. The exhaust gas flows out of the outlet region into the exhaust-gas guide lines and from there into an inlet region of the exhaust-gas turbocharger 1, not shown in greater detail, downstream of which at least one spiral channel 9 of the exhaust-gas guide section 5 is arranged, downstream of which the exhaust gas makes its way to the downstream of the spiral channel 9 in a wheel chamber 10 the exhaust gas guide section 5 arranged turbine wheel 7 flows through. Downstream of the wheel chamber 10 is an outlet channel 11 of the
Abgasführungsabschnitts 5 vorgesehen, über welchen das Abgas nach Passieren des Turbinenrades 7 expandiert in einen nicht näher dargestellten Abgastrakt der Exhaust gas guide section 5 is provided, via which the exhaust gas after passing through the turbine wheel 7 expands in an exhaust duct, not shown
Brennkraftmaschine strömt. Internal combustion engine flows.
Zwischen dem Spiralkanal 9 und der Radkammer 10 ist ein Überströmkanal 12 zur gezielten Anströmung des Turbinenrades 7 vorgesehen. In diesem Überströmkanal 12 ist eine Versteilvorrichtung 13 zur Konditionierung der Abgasströmung angeordnet. Between the spiral channel 9 and the wheel chamber 10, an overflow channel 12 is provided for the targeted flow of the turbine wheel 7. In this overflow channel 12, an adjusting device 13 is arranged for conditioning the exhaust gas flow.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine und somit des Abgasturboladers 1 ist zur Erzielung eines dem jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine angemessenen optimalen Betriebspunkt des Abgasturboladers 1 die Verstellvorrichtung 13 vorgesehen. Sie dient einer gezielten Anpassung eines wirkungsgradoptimierten Betriebsbereiches des During operation of the internal combustion engine and thus of the exhaust gas turbocharger 1, the adjusting device 13 is provided to achieve an optimum operating point of the exhaust gas turbocharger 1 appropriate to the respective operating point of the internal combustion engine. It serves for a targeted adaptation of an efficiency-optimized operating range of the
Abgasturboladers 1 in Abhängigkeit des Betriebspunktes der Brennkraftmaschine. So weist die Brennkraftmaschine bspw. in einem niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich eine geringe Menge Abgas mit einer im Allgemeinen niedrigen Abgastemperatur und Abgasdruck auf, wobei auch der Bedarf der Frischluftmenge korrespondierend gering ist. Daher sollte der Abgasturbolader 1 in einem dieser Menge Abgas sowie dieser Exhaust gas turbocharger 1 as a function of the operating point of the internal combustion engine. Thus, the internal combustion engine, for example, in a low load and / or speed range on a small amount of exhaust gas with a generally low exhaust gas temperature and exhaust gas pressure, and the demand of the amount of fresh air is correspondingly low. Therefore, the exhaust gas turbocharger 1 should be in one of this amount of exhaust gas and this
Abgastemperatur und Abgasdruck entsprechenden optimalen Wirkungsgradbereich betrieben werden. Im Gegensatz dazu sollte der Abgasturbolader 1 bei einer hohen Last und/oder in einem hohen Drehzahlbetriebbereich der Brennkraftmaschine in einem der dann entsprechenden Abgaskonditionierung korrespondierenden Kennfeldbereich betrieben werden. Diese Anforderung kann mit Hilfe einer Änderung einer effektiven Anströmfläche 29 auf das Turbinenrad 7 erzielt werden. Die effektive Anströmfläche 29 entspricht dabei einer freien Strömungsfläche auf das Turbinenrad 7. Exhaust gas temperature and exhaust pressure corresponding optimal efficiency range can be operated. In contrast, the exhaust gas turbocharger 1 should be operated at a high load and / or in a high speed operating range of the internal combustion engine in one of the then corresponding exhaust gas conditioning corresponding map area. This requirement can be achieved by means of a change of an effective inflow surface 29 on the turbine wheel 7. The effective flow area 29 corresponds to a free flow area on the turbine wheel 7.
Dazu umfasst die Verstellvorrichtung 13, welche im Überströmkanal 12 angeordnet ist, einen Abdeckring 14, einen Trägerring 15 sowie einen Stellring 16, wobei am Trägerring 15 eine Mehrzahl von Leitschaufeln 17 drehbar um ihnen zugeordnete For this purpose, the adjusting device 13, which is arranged in the overflow channel 12, a cover 14, a support ring 15 and a collar 16, wherein the support ring 15, a plurality of vanes 17 rotatably associated with them
Lagervorrichtungen 26 angeordnet ist, wobei die Lagervorrichtung 26 in Fig. 4, einer Detailansicht entlang der Linien l-l einer Draufsicht gem. Fig. 3, näher dargestellt ist. Die Leitschaufeln 17 dienen dazu die effektive Anströmfläche 29 zu verändern. Der Stellring 16 dient der Positionierung der Leitschaufeln 17. In einem in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 bzw. der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung 13 sind die Mehrzahl der Leitschaufeln 17 zwischen dem Abdeckring 14 und dem Trägerring 15 angeordnet. Fig. 6 zeigt den Bearing devices 26 is arranged, wherein the bearing device 26 in FIG. 4, a detailed view taken along the lines ll of a plan view. Fig. 3, shown in more detail. The vanes 17 serve to change the effective inflow surface 29. The adjusting ring 16 serves to position the guide vanes 17. In an exemplary embodiment of the exhaust gas turbocharger 1 according to the invention or the adjusting device 13 according to the invention shown in FIGS. 1 and 2, the plurality of guide vanes 17 are arranged between the cover ring 14 and the carrier ring 15. Fig. 6 shows the
Abdeckring 14 in einer detaillierten Draufsicht. Neben bohrungsartigen Hohlräumen 30, welche einer Aufnahme der Lagervorrichtungen 26 der Leitschaufeln 17 dienen, sind Bohrungen 31 vorgesehen, welche zur lösbaren Verbindung des Abdeckrings 14 im Verbund als Versteilvorrichtung 13 vorgesehen sind. Cover ring 14 in a detailed plan view. In addition to bore-like cavities 30, which serve to receive the bearing devices 26 of the guide vanes 17, bores 31 are provided, which are provided for releasably connecting the cover ring 14 in the composite as adjustment device 13.
Der im Abgasführungsabschnitt 5 unbewegbar angeordnete Trägerring 15 weist je Leitschaufel 17 bogenförmig ausgestaltete Führungsöffnungen 18 auf. Die Bogenform der Führungsöffnungen 18 entspricht der möglichen radialen Bewegung der Leitschaufeln 17 bei einer Verstellung der Leitschaufeln 17 mit Hilfe des Stellrings 16. In Fig. 7 ist der Trägerring 15 in einer detaillierten Draufsicht dargestellt. Neben den bogenförmigen Führungsöffnungen 18 sind ebenfalls bohrungsartige Hohlräume 32 zur Aufnahme der Lagervorrichtungen 26, sowie Hohlräume 33, 34 in Form von Bohrungen und The carrier ring 15, which is arranged immovably in the exhaust gas guide section 5, has arcuately designed guide openings 18 for each guide blade 17. The arcuate shape of the guide openings 18 corresponds to the possible radial movement of the guide vanes 17 during an adjustment of the guide vanes 17 by means of the adjusting ring 16. In Fig. 7, the support ring 15 is shown in a detailed plan view. In addition to the arcuate guide openings 18 are also bore-like cavities 32 for receiving the storage devices 26, and cavities 33, 34 in the form of holes and
Durchbrüchen vorgesehen, welche einer lösbaren Verbindung des Trägerrings 15 im Verbund als Verstellvorrichtung 3 sowie im Verbund der Verstellvorrichtung 3 mit dem Abgasführungsabschnitt 5 dienen. Breakthroughs provided, which serve a releasable connection of the carrier ring 15 in the composite as adjusting device 3 and in the composite of the adjusting device 3 with the exhaust gas guide section 5.
Ein Verbindungsmittel 35, welches eine mechanische Verbindung des Abdeckrings 14 und des Trägerrings 15 herbeiführend ausgebildet ist, ist einenends in der jeweiligen Bohrung 31 und anderenends in einem der zur Bohrung 31 korrespondierend A connecting means 35, which is designed to bring about a mechanical connection of the cover ring 14 and the carrier ring 15, is at one end in the respective bore 31 and at the other end in one of the bore 31 corresponding
angeordneten Hohlraum 33 aufgenommen. Eine weitere Aufgabe des Verbindungsmittels 35 ist einen zur Bewegung der Leitschaufeln 17 notwendigen Abstand zwischen dem Trägerring 15 und dem Abdeckring 14 bereitzustellen und zu sichern. arranged cavity 33 added. Another object of the connecting means 35 is to provide a necessary to move the vanes 17 distance between the support ring 15 and the cover 14 and secure.
Der Stellring 16 ist um seine, koaxial mit der ersten Drehachse 8a der Welle 8 The adjusting ring 16 is at its coaxial with the first axis of rotation 8 a of the shaft eighth
positionierten zweiten Drehachse 16a drehbar. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Stellring 16 auf einer von den Leitschaufeln 17 abgewandt positionierten Seitenfläche 19 des Trägerrings 15 angeordnet. In Fig. 8 ist der Stellring 16 in einer detaillierten rotatably positioned second rotational axis 16a. In this exemplary embodiment, the adjusting ring 16 is arranged on a side surface 19 of the carrier ring 15 which is positioned away from the guide vanes 17. In Fig. 8, the adjusting ring 16 in a detailed
Draufsicht abgebildet. Top view pictured.
Im Stellring 16 sind Aufnahmeöffnungen 21 vorgesehen, wobei die Anzahl der In the adjusting ring 16 receiving openings 21 are provided, wherein the number of
Aufnahmeöffnungen 21 der Anzahl der Leitschaufeln 17 entspricht. Die Receiving openings 21 corresponds to the number of guide vanes 17. The
Aufnahmeöffnungen 21 sind in dieser Ausführungsform geradlinig, nutenförmig ausgestaltet, wobei sie den Stellring 16 in axialer Richtung nicht vollständig durchdringen, wie in Fig. 8a deutlich dargestellt ist. Ebenso könnten sie in einem alternativen Receiving openings 21 are rectilinear, groove-shaped in this embodiment, wherein they do not completely penetrate the adjusting ring 16 in the axial direction, as clearly shown in Fig. 8a. Likewise, they could be in an alternative
Ausführungsbeispiel den Stellring 16 in axialer Richtung auch vollständig durchdringend ausgestaltet sein. Das alternative Ausführungsbeispiel ist allerdings weniger Embodiment, the adjusting ring 16 in the axial direction also be designed to be completely penetrating. However, the alternative embodiment is less
empfehlenswert, da hier das im Betrieb die Leitschaufeln 17 passierende Abgas über die Führungsöffnungen des Stellrings 16 in die Aufnahmeöffnungen 21 und weiter über diverse Spalte in den Lagerabschnitt 4 dringen kann. In dieser alternativen Ausgestaltung müssen somit zusätzliche Dichtungselemente vorgesehen werden. recommended, since here the exhaust gas passing during operation, the guide vanes on the guide openings of the adjusting ring 16 into the receiving openings 21 and further through various gaps in the bearing section 4 can penetrate. In this alternative embodiment, additional sealing elements must thus be provided.
Die Aufnahmeöffnungen 21 können, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel in radialer Richtung geradlinig ausgebildet sein, wobei sie ebenso auch in radialer Richtung eine konvex oder konkav Form aufweisen können, wie in Fig. 9 dargestellt. Vorteilhafterweise sind bei bogenförmiger Ausbildung der Aufnahmeöffnungen 21 Verzögerungen oder Beschleunigungen in definierten Verstellbereichen der Leitschaufeln 17 möglich. Auch eine Kombination von geradliniger Form und bogenförmiger Form bei der Ausbildung der Aufnahmeöffnungen 21 ist möglich. The receiving openings 21 may, as in the illustrated embodiment be formed in a straight line in the radial direction, and they may also have a convex or concave shape in the radial direction, as shown in Fig. 9. Advantageously, delays or accelerations in defined adjustment ranges of the guide vanes 17 are possible in the case of a curved formation of the receiving openings 21. A combination of rectilinear shape and arcuate shape in the formation of the receiving openings 21 is possible.
Der Stellring 16 ist im Abgasführungsabschnitt 5 mit Hilfe eines Hitzeschildes 22, welches an einem Radrücken 23 des Turbinenrades 7 angeordnet ist und eine Fixierung sowohl des Stellrings 16 als auch des Trägerrings 15 darstellt, sowie mit Hilfe eines Halteringes 24 abgestützt. The adjusting ring 16 is in the exhaust gas guide section 5 by means of a heat shield 22 which is arranged on a Radrücken 23 of the turbine wheel 7 and a fixation of both the adjusting ring 16 and the support ring 15, and supported by means of a retaining ring 24.
Die Leitschaufeln 17 sind an einem ersten Ende 25 jeweils um die ihnen zugeordnete Lagervorrichtung 26 drehbar gelagert, wobei die Lagervorrichtungen 26 einenends im Abdeckring 14 und anderenends im Trägerring 15 unbewegbar aufgenommen sind. Die Lagervorrichtungen 26 weisen jeweils eine dritte Drehachse 26a auf, um welche die Leitschaufeln 17 drehbar ausgebildet sind. Die Lagervorrichtungen 26 sind in diesem Ausführungsbeispiel wellenförmig ausgeführt. An einem von dem ersten Ende 25 abgewandten Ende 27 weisen die Leitschaufeln 17 jeweils eine Positioniervorrichtung 28 auf. Die Positioniervorrichtung 28 ist fest mit der jeweiligen Leitschaufel 7 verbunden und wie in Fig. 5, einer Detailansicht entlang der Linien J-J einer Draufsicht gem. Fig. 3, dargestellt, zapfenförmig ausgebildet. The guide vanes 17 are rotatably mounted at a first end 25 in each case about their associated bearing device 26, wherein the bearing devices 26 are immovably received at one end in the cover ring 14 and the other end in the support ring 15. The bearing devices 26 each have a third axis of rotation 26a about which the guide vanes 17 are rotatable. The storage devices 26 are designed wavy in this embodiment. At an end 27 facing away from the first end 25, the guide vanes 17 each have a positioning device 28. The positioning device 28 is fixedly connected to the respective vane 7 and, as shown in Fig. 5, a detailed view taken along the lines J-J of a plan view. Fig. 3, shown, formed pin-shaped.
In einem alternativen, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel kann die In an alternative, not shown embodiment, the
Positioniervorrichtung 28 der jeweiligen Leitschaufel 17 auch bewegbar mit der Positioning device 28 of the respective vane 17 also movable with the
Leitschaufel 17 verbunden sein. Dies könnte zum Beispiel in Form einer Gleitlagerung der Positioniervorrichtung 28 in der Leitschaufel 17 derart gestaltet sein, dass die Guide vane 17 to be connected. This could for example be designed in the form of a sliding bearing of the positioning device 28 in the guide vane 17 such that the
zapfenförmige Positioniervorrichtung 28 an ihrem der Leitschaufel 17 zugewandt positionierten Ende in eine buchsenartige Öffnung der Leitschaufel 17 hineinragend ausgebildet ist. peg-shaped positioning device 28 facing at its the guide vane 17 positioned end is formed projecting into a bush-like opening of the vane 17.
Fig. 9 zeigt in der oberen Darstellung a) eine erste Position der Leitschaufeln 17, die Schließposition, im bspw. niedrigen Lastbereich der Brennkraftmaschine. Das Abgas strömt in Richtung des Pfeiles auf das Turbinenrad, wobei die effektive Anströmfläche 29 des Turbinenrades 7 mit Hilfe der Leitschaufeln 17 sehr klein ausgebildet ist. Aufgrund der kleinen effektiven Anströmfläche 29 sind der Druck und damit auch die FIG. 9 shows in the upper representation a) a first position of the guide vanes 17, the closed position, in the example of a low load range of the internal combustion engine. The exhaust gas flows in the direction of the arrow on the turbine wheel, wherein the effective inflow surface 29 of the turbine wheel 7 by means of the guide vanes 17 is very small. Due to the small effective flow area 29, the pressure and thus the
Geschwindigkeit des auf das Turbinenrad 7 strömenden Abgases im Gegensatz zu einer größeren effektiven Anströmfläche 29 erhöht, sodass eine ausreichend hohe Drehzahl des Turbinenrades 7 erzielbar ist. Das wiederum führt zu einer schnelleren Drehung des mit Hilfe der Welle 8 drehfest verbundenen Verdichterrades, so dass dieses in gewünscht hoher Menge Frischluft fördern kann und ein entsprechend gewünschter hohe Ladedruck erzielbar ist. Speed of the flowing to the turbine 7 exhaust gas, in contrast to a larger effective upstream surface 29 increases, so that a sufficiently high speed of the turbine wheel 7 can be achieved. This in turn leads to a faster rotation of the rotationally fixed by means of the shaft 8 associated compressor wheel, so that this can promote in desired high amount of fresh air and a correspondingly desired high charge pressure can be achieved.
Mit zunehmender Abgasmenge, d.h. bei Erhöhung der Last der Brennkraftmaschine, wird die Position der Leitschaufeln 17 derart verändert, dass die effektive Anströmfläche 29 mehr und mehr vergrößert ist. In der mittleren Darstellung sind die Leitschaufeln 17 in einer teilweise geöffneten Position, welche die effektive Anströmfläche 29 in einer vergrößerten Ausbildung freigibt. Die untere Darstellung zeigt die Leitschaufeln 17 in einer dritten Position, die vollständige Öffnungsposition, in welcher die effektive With increasing amount of exhaust gas, i. When increasing the load of the internal combustion engine, the position of the guide vanes 17 is changed so that the effective flow area 29 is increased more and more. In the middle illustration, the vanes 17 are in a partially open position, which releases the effective inflow surface 29 in an enlarged configuration. The lower diagram shows the guide vanes 17 in a third position, the full opening position, in which the effective
Anströmfläche 29 des Turbinenrades 7 für das auf das Turbinenrad 7 strömende Abgas vollständig freigegeben ist. Run-on surface 29 of the turbine wheel 7 is completely released for the exhaust gas flowing onto the turbine wheel 7.
Da die meisten Abgasturbolader 1 , welche eine Versteilvorrichtung 13 zur Änderung der effektiven Anströmfläche 29 aufweisen, mit Hilfe eines stromauf des Verdichterrades zu messenden Unterdruckes und/oder elektrische gesteuert werden, muß im Gegensatz zu einem üblichen und bekannten Waste-Gate-Abgasturbolader kontinuierlich geregelt werden. Die vollständige Öffnungsposition ist gleichzeitig eine sogenannte Notlaufstellung des Abgasturboladers 1 mit Versteilvorrichtung 13 bei einem Ausfall der Regelung. Diese Stellung ermöglicht einen vernachlässigbaren Ladedruck und verhindert somit eine zu starke und damit unkontrollierte Aufladung der Brennkraftmaschine. Since most of the exhaust gas turbochargers 1, which have an adjusting device 13 for changing the effective inflow surface 29, are controlled by means of a negative pressure and / or electrical to be measured upstream of the compressor wheel, in contrast to a conventional and known wastegate exhaust gas turbocharger must be continuously controlled , The full opening position is at the same time a so-called emergency position of the exhaust gas turbocharger 1 with adjusting device 13 in the event of a failure of the control. This position allows a negligible boost pressure and thus prevents excessive and thus uncontrolled charging of the internal combustion engine.
Zur gesicherten Positionierung der Leitschaufeln 17 weist nun der erfindungsgemäße Abgasturbolader 1 die Positioniervorrichtungen 28 auf. Dabei sind die For secure positioning of the guide vanes 17, the exhaust gas turbocharger 1 according to the invention now has the positioning devices 28. Here are the
Positioniervorrichtungen 28 in die Aufnahmeöffnungen 21 des Stellrings 16 hineinragend ausgebildet. Die rotatorische Bewegung des Stellrings 16 wird mit Hilfe der Positioniervorrichtung 28 auf die um ihre Lagervorrichtungen 26 rotierbaren Leitschaufeln 17 übertragen, welche in Abhängigkeit der Führungsöffnungen 18 im Trägerring 15 positionierbar sind. Positioning devices 28 formed in the receiving openings 21 of the adjusting ring 16 protruding. The rotational movement of the adjusting ring 16 is using the Positioning device 28 transmitted to the rotatable about their storage devices 26 vanes 17 which are positionable in dependence on the guide openings 18 in the support ring 15.
In die Führungsöffnungen 18 können auch jeweils nicht näher dargestellte In the guide openings 18 can also each not shown
Spannelemente, bspw. in Form einer Spiralfeder eingebracht werden, um eine exakte Positionierung der Leitschaufeln 17 in axialer Richtung zu erzielen. Weiterhin könnten die Führungsöffnungen 18 in axialer Richtung auch fasenartig geformt sein, derart, dass Schrägen oder Rampen ausgebildet sind, um eine gezielte Positionierung der Clamping elements, for example. Be introduced in the form of a coil spring to achieve an exact positioning of the guide vanes 17 in the axial direction. Furthermore, the guide openings 18 could also be chamfer-shaped in the axial direction, such that bevels or ramps are formed in order to ensure a targeted positioning of the
Leitschaufeln 17 in Richtung Turbinenrad 7 herbeizuführen. Guide vanes 17 in the direction of turbine wheel 7 bring about.
Eine Abdichtung des Abgasführungsabschnitts 5 gegenüber dem Lagerabschnitt 4 kann zum Einen mit Hilfe enger Spalte zwischen dem Hitzeschild 22, dem Lagerabschnitt 4 und dem Haltering 24 ausgebildet sein, wobei zusätzlich in diesem Bereich nicht näher dargestellte Dichtelemente, bspw. Dichtringe, einsetzbar sind. A sealing of the exhaust gas guide section 5 with respect to the bearing section 4 can be formed on the one hand with the aid of narrow gaps between the heat shield 22, the bearing section 4 and the retaining ring 24, wherein additionally sealing elements not shown in detail in this area, for example. Sealing rings, can be used.
Der Stellring 16 ist mit Hilfe eines Stellmotors oder mit Hilfe einer Unterdruckdose als einen Antrieb initiierenden Mittel rotatorisch bewegbar. Dabei ist nicht zwingend notwendig, dass die Bewegung unmittelbar vom Stellmotor oder mit Hilfe der The adjusting ring 16 is rotatably movable by means of a servomotor or by means of a vacuum box as a drive-initiating means. It is not absolutely necessary that the movement directly from the servomotor or with the help of
Unterdruckdose ausgeführt wird, sondern es können durchaus diverse Umsetzungsmittel zwischen dem Stellring 16 und dem Antrieb initiierten Mittel angeordnet sein. So kann zum Beispiel eine nicht näher dargestellte Antriebsvorrichtung zur rotatorischen Vacuum box is running, but it may well be arranged various conversion means between the collar 16 and the drive initiated means. For example, a non-illustrated drive device for rotary
Bewegung des Stellrings 16 mit Hilfe eines hebelartigen Mechanismus als auch über einen zahnförmigen Mechanismus, bspw. in Form eines Zahnrad-Zahnstangen-Paares erfolgen. Ebenso könnte auch ein Kettenantrieb oder ein Schneckengetriebe ausgebildet sein. Movement of the adjusting ring 16 by means of a lever-like mechanism as well as a tooth-shaped mechanism, for example. Take place in the form of a gear-rack pair. Likewise, a chain drive or a worm gear could be formed.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung 13 ist in Fig. 10 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Leitschaufeln 17 zwischen dem Abdeckring 4 und dem Stellring 16 angeordnet, wobei der Trägerring 5 auf einer von den Leitschaufeln 17 abgewandt positionierten Seitenfläche 20 des Stellrings 16 angeordnet ist. Der Stellring 16 weist neben den Führungsöffnungen 18 auch die A second embodiment of the adjusting device 13 according to the invention is shown in Fig. 10. In this embodiment, the guide vanes 17 are arranged between the cover ring 4 and the adjusting ring 16, wherein the support ring 5 is arranged on a side facing away from the guide vanes 17 side surface 20 of the adjusting ring 16. The adjusting ring 16 has in addition to the guide openings 18 and the
Lagervorrichtungen 26 sowie die auf der jeweiligen Lagervorrichtung 26 angeordnete Leitschaufel 17 auf. Des Weiteren weist der Stellring 16 Hohlräume 36 zur Fixierung im Verbund der Verstellvorrichtung 13 auf. Bearing devices 26 and arranged on the respective bearing device 26 guide vane 17. Furthermore, the adjusting ring has 16 cavities 36 for fixing in the composite of the adjusting device 13.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ist in Fig. 11 dargestellt. Der Stellring 16 ist zweigeteilt und weist einen Außenring 37 sowie einen im Außenring 37 aufgenommenen Innenring 38 auf. Der Außenring 37 ist mit Hilfe von Fixierungsvorrichtung über die Hohlräume 36 im Verbund der Versteilvorrichtung 13 feststehend, während der Innenring 38 rotierbar ist. Der Innenring 38 weist die A third embodiment of the adjusting device according to the invention is shown in FIG. 11 shown. The adjusting ring 16 is divided into two and has an outer ring 37 and a received in the outer ring 37 inner ring 38. The outer ring 37 is fixed by means of fixing device on the cavities 36 in the composite of the adjusting device 13, while the inner ring 38 is rotatable. The inner ring 38 has the
Lagervorrichtungen 26 auf, so dass die Leitschaufeln 17 in Folge einer Drehung des Innenrings 38 ihre Position, unter Beachtung ihrer aufgrund der Führungsöffnung 18 vorgegebenen begrenzten Positionierungsmöglichkeit, verändern. Bearing devices 26, so that the guide vanes 17 as a result of rotation of the inner ring 38, their position, taking into account their predetermined due to the guide opening 18 limited positioning possibility change.
Die unterschiedlichen Positionen der Leitschaufeln 17 in Abhängigkeit einer Verdrehung bzw. Rotation des Innenrings 38 ist in Fig. 12 in den Darstellungen a) bis c) abgebildet. Dabei entsprechen die aus Fig. 12 hervorgehende Darstellungen a) bis c) der unterschiedlichen Positionen der Leitschaufeln 17 den in Fig. 9 dargestellten Positionen a) bis c). Demgemäß gilt das zu Fig. 9 Erläuterte analog. The different positions of the guide vanes 17 as a function of a rotation or rotation of the inner ring 38 is shown in FIG. 12 in the illustrations a) to c). 12 representations a) to c) of the different positions of the guide vanes 17 correspond to the positions a) to c) shown in FIG. 9. Accordingly, what is explained with reference to FIG. 9 applies analogously.

Claims

Patentansprüche claims
1. Versteilvorrichtung, insbesondere für einen Abgasführungsabschnitt (5) eines First adjusting device, in particular for an exhaust gas guide portion (5) of a
Abgasturboladers, umfassend einen Trägerring (15) sowie eine Mehrzahl von Leitschaufeln (17), wobei die Leitschaufeln (17) jeweils mit Hilfe einer  Exhaust gas turbocharger, comprising a support ring (15) and a plurality of vanes (17), wherein the guide vanes (17) in each case by means of a
Lagervorrichtung (26) drehbar um eine dritte Drehachse (26a) der Lagervorrichtung (26) ausgestaltet sind, und die Verstellung der Leitschaufeln (17) mit Hilfe eines Stellrings (16) ausführbar ist, wobei im Stellring (16) Aufnahmeöffnungen (21 ) vorgesehen sind, und wobei von den Lagervorrichtungen (26) unabhängige  Bearing device (26) rotatable about a third axis of rotation (26a) of the bearing device (26) are configured, and the adjustment of the guide vanes (17) by means of an adjusting ring (16) is executable, wherein in the adjusting ring (16) receiving openings (21) are provided , and being independent of the bearing devices (26)
Positioniervorrichtungen (28) je Leitschaufel (17) vorgesehen sind, welche in jeweils eine Aufnahmeöffnung (21 ) hineinragend ausgebildet sind,  Positioning devices (28) per vane (17) are provided, which are formed in each case a receiving opening (21) projecting,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Positioniervorrichtungen (28) unmittelbar mit den Leitschaufeln (17) verbunden ausgebildet sind.  the positioning devices (28) are formed directly connected to the guide vanes (17).
2. Versteilvorrichtung nach Anspruch 1 , 2. adjusting device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Positioniervorrichtung (28) zapfenförmig ausgebildet ist.  the positioning device (28) is designed in the form of a peg.
3. Versteilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 3. adjusting device according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Positioniervorrichtung (28) einstückig mit der Leitschaufel (17) ausgebildet ist. the positioning device (28) is formed integrally with the guide blade (17).
4. Versteilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 4. adjusting device according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Positioniervorrichtung (28) zapfenförmig, einen runden Querschnitt aufweisend, mit der Leitschaufel (17) bewegbar verbunden ist.  the positioning device (28) is peg-shaped, having a round cross section, movably connected to the vane (17).
5. Versteilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. adjustment device according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Trägerring (15) Führungsöffnungen (18) zur Aufnahme der jeweiligen  the carrier ring (15) guide openings (18) for receiving the respective
Positioniervorrichtung (28) aufweist.  Positioning device (28).
6. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, 6. Adjusting device according to claim 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
im Bereich der Lagervorrichtung (26) mindestens ein Spannelement zur  in the region of the bearing device (26) at least one clamping element for
Positionierung der Leitschaufel (17) vorgesehen ist.  Positioning of the guide vane (17) is provided.
7. Versteilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. adjustment device according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Aufnahmeöffnungen (21 ) des Stellrings (16) geradlinig und/oder bogenförmig ausgebildet sind.  the receiving openings (21) of the adjusting ring (16) are rectilinear and / or arcuate.
8. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 8. Adjusting device according to one of claims 1 to 7
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
dass die Aufnahmeöffnung (21 ) eine Bodenfläche aufweist.  in that the receiving opening (21) has a bottom surface.
9. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. Adjusting device according to one of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
dass eine Bodenfläche der Aufnahmeöffnung (21 ) in ihrer virtuellen Verlängerung in Bezug zur dritten Drehachse (26a) in einem Winkel abweichend von 90° ausgebildet ist.  a bottom surface of the receiving opening (21) is formed in its virtual extension with respect to the third axis of rotation (26a) at an angle other than 90 °.
10. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 10. Adjusting device according to one of claims 1 to 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Stellring (16) mindestens einen Außenring (37) und einen Innenring (38) aufweist, wobei der Innenring (38) und/oder der Außenring (37) bewegbar ist. the adjusting ring (16) has at least one outer ring (37) and an inner ring (38), wherein the inner ring (38) and / or the outer ring (37) is movable.
11. Abgasturbolader mit einem Gehäuse, aufweisend einen durchströmbaren 11. Exhaust gas turbocharger with a housing, comprising a flow-through
Abgasführungsabschnitt (5) umfassend mindestens einen Spiralkanal (9), einen Überströmkanal (12), eine Radkammer (10) zur Aufnahme eines Turbinenrades (7) sowie einen Austrittskanal (11 ), wobei zur Änderung einer Turbinenradanströmung eine VerStelleinrichtung (13) im Abgasführungsabschnitt (5) vorgesehen ist, umfassend einen Trägerring (15), einen Abdeckring (14) sowie eine Mehrzahl von Leitschaufeln (17), welche zwischen Trägerring (15) und Abdeckring (14) positioniert sind, wobei die Leitschaufeln (17) jeweils mit Hilfe einer  Exhaust gas guide section (5) comprising at least one spiral channel (9), an overflow channel (12), a wheel chamber (10) for receiving a turbine wheel (7) and an outlet channel (11), wherein for changing a Turbinenradanströmung an adjusting device (13) in the exhaust gas guide section ( 5), comprising a carrier ring (15), a cover ring (14) and a plurality of vanes (17) which are positioned between the carrier ring (15) and cover ring (14), wherein the guide vanes (17) each with the aid of a
Lagervorrichtung (26) drehbar ausgestaltet sind, und die Verstellung der  Bearing device (26) are designed to be rotatable, and the adjustment of
Leitschaufeln (17) mit Hilfe eines Stellrings (16) ausführbar ist, wobei im Stellring (16) Aufnahmeöffnungen (21 ) vorgesehen sind,  Guide vanes (17) by means of an adjusting ring (16) is executable, wherein in the adjusting ring (16) receiving openings (21) are provided,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Versteilvorrichtung (13) entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 10  the adjustment device (13) according to one of claims 1 to 10
ausgestaltet ist.  is designed.
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