TURBOLADER

Abstract

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

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Ein derartiger Turbolader ist aus der EP 1 564 380 A1 bekannt. Zur Vermeidung einer Schwächung des Verstellringes schlägt diese Druckschrift einen Anschlag vor, der einteilig mit dem Verstellring verbunden ist.

[0003] Durch die einteilige Ausbildung des Anschlages am Verstellring ist es jedoch bei dem bekannten Turbolader, wenn überhaupt, nur unter relativ hohem Aufwand möglich, den Vorsprung des Anschlages nach der Montage des Leitgitters nachzubearbeiten, wenn beispielsweise eine Korrektur der Endlagen des Leitgitters vorgenommen werden soll bzw. muss. Ferner begrenzt der Vorsprung des Anschlages des bekannten Turboladers die Endstellungen durch Anlage an Befestigungsringen der Verstellhebel an den Schaufeln, was eine genaue Einstellung der Endlagen ebenfalls erschwert, da die Befestigungsringe dieser Schaufelverstellhebel zum einem Fertigungstoleranzen unterliegen und zum anderen infolge der Positionierung (Teilung) Ungenauigkeiten entstehen.

[0004] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Turbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der eine Vereinfachung der Montage des Leitgitters bzw. Leitapparates ermöglicht, wobei zumindest eine einfache und genaue Einstellung des Minimaldurchflusses mittels des Leitapparates allein möglich sein soll.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

[0006] Dadurch, dass der Anschlag, mit dem zumindest eine Einstellung des Minimaldurchflusses durch die von den Leitschaufeln gebildeten Düsenquerschnitte möglich ist, als ein separates Bauteil ausgebildet ist, das im Leitgitter fixierbar ist, ist es möglich, nach der Montage des Leitgitters diesen Anschlag auf einfache Art und Weise zur exakten Einstellung der geforderten Anschlagposition nachzubearbeiten, da er nicht einstückig mit dem Leitgitter verbunden ist. Ergibt sich die Notwendigkeit einer Nachjustierung einer der beiden Endstellungen des Leitgitters, kann somit entweder auf einfache Art und Weise ein für die gewünschte Endstellung passendes Anschlagteil ausgewählt und montiert werden oder das vorgesehene Anschlagteil durch Nachbearbeitung des Vorsprunges angepasst und dann im Leitgitter montiert werden. Somit ist es möglich, eine genaue Endlagenstellung gezielt vorzunehmen, was beim gattungsgemäßen Turbolader aufgrund der einstückigen Ausbildung des Anschlages problematisch ist.

[0007] Vom Prinzip her ist es möglich, den Anschlag sowohl am fest im Gehäuse stehenden Lagerring oder am beweglichen Verstellring zu fixieren. Je nach dem wirkt dann der Vorsprung des Anschlages entweder mit Gegenanschlagflächen des Verstellringes oder mit den Befestigungsringen der Schaufelhebel zusammen.

[0008] Ferner ergibt sich der Vorteil, dass der gesamte Leitapparat als Kartusche komplett vormontiert und der Minimaldurchfluss eingestellt werden kann bevor er dann in das Turbinengehäuse eingelegt wird.

[0009] Die Einstellung des Minimaldurchflusses erfolgt somit unabhängig von Turbinengehäuse und anderen Komponenten des Turboladers, wie z.B. dem Lagergehäuse. Auch hat die Stutzenstellung zwischen Lager- und Turbinengehäuse keinen Einfluß mehr auf die Minimaldurchflusseinstellung. Ebenfalls wirkt sich der Verschleiß des Verstellhebels und dessen Eingriff am Verstellring nicht auf die Minimaldurchflussmenge aus.

[0010] Weiterhin ist es denkbar, direkt beim Schweißen die Schaufelwellen mit den Schaufelhebeln in der für die Minimalflusseinstellung erforderlichen Postion zu verbinden und dadurch auf einen nachfolgenden Einstellprozess zu verzichten. Auf diese Weise wird das Risiko und die Möglichkeit einer Minimalflussveränderung ausgeschlossen .

[0011] Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

[0012] In Anspruch 8 ist ein Leitgitter als jeweils selbstständig handelbares Objekte definiert.

[0013] Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1

eine geschnittene perspektivische Darstellung des grundsätzlichen Aufbaues eines erfindungsgemäßen Turboladers;

Fig. 2

eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leitgitters;

Fig. 3

eine der Fig. 2 entsprechende perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitgitters.

[0014] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Turbolader 1 dargestellt, der ein Turbinengehäuse 2 und ein damit über ein Lagergehäuse 19 verbundenes Kompressorgehäuse 3 aufweist. Die Gehäuse 2, 3 und 19 sind entlang einer Rotationsachse R angeordnet. Das Turbinengehäuse 2 ist teilweise im Schnitt gezeigt, um die Anordnung eines Schaufellagerrings 6 als Teil eines radial äußeren Leitgitters 18 zu verdeutlichen, das eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Leitschaufeln 7 mit Schwenkachsen bzw. Schaufelwellen 8 aufweist. Hierdurch werden Düsenquerschnitte gebildet, die je nach der Lage der Leitschaufeln 7 größer oder kleiner sind und den in der Mitte an der Rotationsachse R gelagerten Turbinenrotor 4 mehr oder weniger mit dem über einen Zuführkanal 9 zugeführten und über einen Zentralstutzen 10 abgeführten Abgas eines Motors beaufschlagen, um über den Turbinenrotor 4 einen auf der selben Welle sitzenden Verdichterrotor 17 anzutreiben.

[0015] Um die Bewegung bzw. die Lage der Leitschaufeln 7 zu steuern, ist eine Betätigungseinrichtung 11 vorgesehen. Diese kann an sich beliebig ausgebildet sein, jedoch weist eine bevorzugte Ausführungsform ein Steuergehäuse 12 auf, das die Steuerbewegung eines an ihr befestigten Stößelgliedes 14 steuert, um dessen Bewegung auf einen hinter dem Schaufellagerring 6 gelegenen Verstellring 5 in eine leichte Drehbewegung desselben umzusetzen. Zwischen dem Schaufellagerring 6 und einem ringförmigen Teil 15 des Turbinengehäuses 2 wird ein Freiraum 13 für die Leitschaufeln 7 gebildet. Um diesen Freiraum 13 sichern zu können, weist der Schaufellagerring 6 einstückig geformte Abstandshalter 16 auf. Im Beispielsfalle sind drei Abstandshalter 16 in einem Winkelabstand von jeweils 120° am Umfang des Schaufellagerrings 6 angeordnet. Vom Prinzip her ist es jedoch möglich, mehr oder weniger derartige Abstandshalter 16 vorzusehen.

[0016] In Fig. 2 ist eine perspektivische Teilansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitgitters 18 in vergrößertem Maßstab dargestellt.

[0017] Repräsentativ für sämtliche Schaufelhebel dieses Leitgitters 18 ist ein Schaufelhebel 20 dargestellt, der an einem Ende einen Befestigungsring 21 mit einer Ausnehmung 22 aufweist, in der ein Ende der Schaufelwelle 8 fixiert ist.

[0018] Ein Hebelkopf 23 des Schaufelhebels 20 ist in einer Eingriffsausnehmung 24 des Verstellrings 5 angeordnet und steht somit mit dem Verstellring 5 in Eingriff.

[0019] Ferner verdeutlicht Fig. 2 die Anordnung eines Anschlages 25 in Form eines separaten Bauteils. Der Anschlag 25 weist einen Anschlagkörper 26 auf, der bei der dargestellten Ausführungsform am Schaufellagerring 6 fixiert worden ist. Der Anschlagkörper 6 weist einen radial nach außen ragenden Vorsprung 27 auf, der in eine Nut 31 des Verstellringes 5 eingreift. Die Nut 31 des Verstellringes 5 wird von zwei Anschlagnocken 29 und 30 begrenzt. Die Anschlagnocken 29 und 30 weisen nach innen in die Nut 31 weisende Anschlaggegenflächen auf, die mit der entsprechenden benachbarten Fläche des Vorsprunges 27 in Eingriff treten können. Im Fall der Darstellung der Fig. 2 ist eine Anschlagstellung am Anschlagnocken 29 zur Einstellung des Minimaldurchflusses durch die Düsenquerschnitte des Leitgitters 18 gezeigt.

[0020] Wie Fig. 2 ferner verdeutlicht, ist am oberen Ende einer auf den Anschlagnocken 29 weisenden Seitenfläche 34 ein Anschlagsteg 28 angeordnet, der sich im rechten Winkel zur Seitenfläche 34 erstreckt. Dieser Anschlagsteg 28 kann zur genauen Lageeinstellung im Bedarfsfalle nachbearbeitet werden, sollte sich im Zuge der Montage des Leitgitters 18 herausstellen, dass die genaue Position noch nicht eingestellt werden kann. Zu diesem Zwecke kann dann der Anschlag 25 vom Schaufellagerring 6 getrennt werden und in einem Präzisionsgerät durch Abtragen eines geeigneten Anteils des Anschlagsteges 28 nachbearbeitet werden.

[0021] In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitgitters 18 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind sämtliche Teile, die denjenigen der Fig. 2 entsprechen, mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass hinsichtlich Ausbildung und Funktion auf die voranstehende Beschreibung verwiesen werden kann.

[0022] Im Gegensatz zur Anbringung eines Anschlagsteges 28 ist der Anschlag 25 der zweiten Ausführungsform mit einem Einstellblech 32 versehen. Das Einstellblech 32 weist eine Fixierplatte 35 auf, die am Anschlagkörper 26 festgelegt werden kann, wie beispielsweise durch einen Fixierclip 36. Natürlich sind auch jedwede andere Arten von Befestigungsmöglichkeiten für das Einstellblech 32 am Anschlagkörper 26 denkbar.

[0023] Anstelle des Anschlagsteges 28 ist bei der zweiten Ausführungsform das Einstellblech 32 mit einer Anschlagplatte 33 versehen, die parallel zur Seitenfläche 34 des Vorsprunges 27 verläuft und zu dieser einen aus Fig. 3 ersichtlichen Abstand einnimmt, um so die genaue Anschlagposition definieren zu können.

[0024] Durch diese Ausführungsform kann mithin die Anschlagposition durch das Austauschen des Einstellbleches 32 bewirkt werden, so dass auch bei dieser Ausführungsform eine exakte Einstellung, insbesondere des Minimaldurchflusses, auf einfache und kostengünstige Art und Weise möglich ist.

[0025] Zur Ergänzung der Offenbarung wird explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Fig. 1 bis 3 verwiesen.

Bezugszeichenliste

[0026] 

1

Turbolader

2

Turbinengehäuse

3

Kompressorgehäuse

4

Turbinenrotor

5

Verstellring

6

Schaufellagerring

7

Leitschaufeln

8

Schaufelwelle

9

Zuführkanal

10

Axialstutzen

11

Betätigungseinrichtung

12

Steuergehäuse

13

Freiraum für Leitschaufeln 7

14

Stößelglied

15

Ringförmiger Teil des Turbinengehäuses 2

16

Abstandshalter/Distanznocken

17

Kompressorrotor

18

Leitgitter/Leitapparat

19

Lagergehäuse

20

Schaufelhebel

21

Befestigungsring

22

Ausnehmung

23

Hebelkopf

24

Eingriffsausnehmungen

25

Anschlag

26

Anschlagkörper

27

Vorsprung

28

Anschlagsteg

29, 30

Anschlagnocken

31

Nut

32

Einstellblech

33

Anschlagplatte

34

Seitenflächen

35

Fixierplatte

36

Fixierclip

[0027] Die vorliegende Erfindung kann auch durch folgende Klauseln beschrieben werden:

1. Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG)

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

2. Turbolader nach Klausel 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (25) am Schaufellagerring (6) fixierbar ist und einen Vorsprung (27) aufweist, der in eine Nut (31) des Verstellrings (5) eingreift.

3. Turbolader nach Klausel 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (25) am Verstellring (5) fixierbar ist und in einen von Befestigungsringen (21) benachbarter Leitschaufeln (7) begrenzten Zwischenraum eingreift.

4. Turbolader nach Klausel 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (27) einen Anschlagsteg (28) aufweist.

5. Turbolader nach Klausel 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (25) mit einem Einstellblech (32) versehen ist.

6. Turbolader nach Klausel 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellblech (32) als auswechselbares, in seinen Dimensionen änderbares und am Anschlag (25) fixierbares Bauteil ausgebildet ist.

7. Turbolader nach Klausel 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimaldurchfluss durch die Positionierung von Schaufelwelle (8) zu Schaufelhebel (20) eingestellt ist.

8. Leitgitter (18) für einen Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG), das einen Turbinenrotor (4) des Turboladers (1) radial außen umgibt und folgende Teile aufweist:

• einen Schaufellagerring (6),
• eine Mehrzahl von Leitschaufeln (7), die jeweils eine im Schaufellagerring (6) gelagerte Schaufelwelle (8) aufweisen,
• einen Verstellring (5), der mit den Leitschaufeln (7) über zugeordnete, an den Schaufelwellen (8) an einem ihrer Enden befestigte Schaufelhebel (20) in Wirkverbindung steht, wobei jeder Schaufelhebel (20) am anderen Ende einen Hebelkopf (32) aufweist, der mit einer zugeordneten Eingriffsausnehmung (24) des Verstellrings (5) in Eingriff bringbar ist, und
• einen Anschlag (25) zumindest zur Einstellung des Minimaldurchflusses durch die von den Leitschaufeln (7) gebildeten Düsenquerschnitte,

gekennzeichnet durch

• zumindest eines der kennzeichnenden Merkmale der Klauseln 1 bis 7.

Ansprüche

1. Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG)

- mit einem Turbinengehäuse (2) mit einem Zuführkanal (9) für Abgase;

- mit einem Turbinenrotor (4), der drehbar im Turbinengehäuse (2) gelagert ist; und

- mit einem Leitgitter (18),

• das den Turbinenrotor (4) radial außen umgibt,

• das einen Schaufellagerring (6) aufweist,

• das eine Mehrzahl von Leitschaufeln (7) aufweist, die jeweils eine im Schaufellagerring (6) gelagerte Schaufelwelle (8) aufweisen,

• das einen Verstellring (5) aufweist, der mit den Leitschaufeln (7) über zugeordnete, an den Schaufelwellen (8) an einem ihrer Enden befestigte Schaufelhebel (20) in Wirkverbindung steht, wobei jeder Schaufelhebel (20) am anderen Ende einen Hebelkopf (23) aufweist, der mit einer zugeordneten Eingriffsausnehmung (24) des Verstellrings (5) in Eingriff bringbar ist, und

• das einen Anschlag (25) zumindest zur Einstellung des Minimaldurchflusses durch die von den Leitschaufeln (7) gebildeten Düsenquerschnitte aufweist,

• wobei der Anschlag (25) als separates im Leitgitter (18) fixierbares Bauteil ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet,

• dass der Anschlag (25) am Schaufellagerring (6) fixierbar ist und einen Vorsprung (27) aufweist, der in eine Nut (31) des Verstellrings (5) eingreift, und

• dass der Anschlag (25) mit einem Einstellblech (32) versehen ist, das eine Anschlagplatte (33) aufweist, die parallel zu einer Seitenfläche (34) des Vorsprungs (27) verläuft und zur Seitenfläche (34) beabstandet ist.

2. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (25) am Verstellring (5) fixierbar ist und in einen von Befestigungsringen (21) benachbarter Leitschaufeln (7) begrenzten Zwischenraum eingreift.

3. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellblech (32) als auswechselbares, in seinen Dimensionen änderbares und am Anschlag (25) fixierbares Bauteil ausgebildet ist.

4. Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimaldurchfluss durch die Positionierung von Schaufelwelle (8) zu Schaufelhebel (20) eingestellt ist.

5. Leitgitter (18) für einen Turbolader (1) mit variabler Turbinengeometrie (VTG), das einen Turbinenrotor (4) des Turboladers (1) radial außen umgibt und folgende Teile aufweist:

• einen Schaufellagerring (6),

• eine Mehrzahl von Leitschaufeln (7), die jeweils eine im Schaufellagerring (6) gelagerte Schaufelwelle (8) aufweisen,

• einen Verstellring (5), der mit den Leitschaufeln (7) über zugeordnete, an den Schaufelwellen (8) an einem ihrer Enden befestigte Schaufelhebel (20) in Wirkverbind[mu]ng steht, wobei jeder Schaufelhebel (20) am anderen Ende einen Hebelkopf (32) aufweist, der mit einer zugeordneten Eingriffsausnehmung (24) des Verstellrings (5) in Eingriff bringbar ist, und

• einen Anschlag (25) zumindest zur Einstellung des Minimaldurchflusses durch die von den Leitschaufeln (7) gebildeten Düsenquerschnitte,

• wobei der Anschlag (25) als separates im Leitgitter (18) fixierbares Bauteil ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet,

• dass der Anschlag (25) am Schaufellagerring (6) fixierbar ist und einen Vorsprung (27) aufweist, der in eine Nut (31) des Verstellrings (5) eingreift, und

• dass der Anschlag (25) mit einem Einstellblech (32) versehen ist, das eine Anschlagplatte (33) aufweist, die parallel zu einer Seitenfläche (34) des Vorsprungs (27) verläuft und zur Seitenfläche (34) beabstandet ist.

6. Leitgitter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch wenigstens einen der Ansprüche 2 bis 4.

Zeichnung