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(11) | EP 2 317 081 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie Variable geometry turbine and/or compressor Turbines et/ou compresseurs à géométrie variable |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie mit einem Schaufellagerring und drehbar daran bzw. darin gelagerten Leitschaufeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einer derartigen variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie ausgestattete Ladeeinrichtung sowie ein Verfahren zur Montage einer derartigen variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie.
[0002] Aus der WO 2008/118833 ist eine gattungsgemäße variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie mit einem Schaufellagerring und drehbar daran gelagerten Leitschaufeln bekannt. Die bekannte variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie weist dabei einen Verstellring zum Verstellen der Leitschaufeln auf, der über Führungsrollen am Schaufellagerring drehbar gelagert ist. Eine Axialfixierung des Verstellrings am Schaufellagerring erfolgt dabei über die Führungsrollen, die ihrerseits drehbar und in Axialrichtung fest am Schaufellagerring angeordnet sind. Nachteilig bei der bekannten variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie ist dabei, dass die Führungsrollen lediglich als Gleitlager ausgebildet sind, wodurch ein vergleichsweise hoher Verstellwiderstand beim Verstellen der variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie zu überwinden ist. Weitere variable Tubinen-und/oder Verdichtergeometrie gemäß dem Stand der Technik sind aus der DE 10 2007 056 154 A1 bzw. der DE 102 09 172 A1 bekannt.
[0003] Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine gattungsgemäße variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine einfache Montage sowie einen geringen Arbeitswiderstand auszeichnet.
[0004] Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0005] Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Führungsrolle zum Führen eines Verstellrings an einem Schaufellagerring drehbar am Schaufellagerring zu lagern und an zumindest einer Führungsrolle eine Verliersicherung vorzusehen, die die Führungsrolle drehbar am Schaufellagerring fixiert. Durch die drehbare Lagerung der Führungsrolle am Schaufellagerring kann ein Verstellwiderstand zum Verstellen der variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie deutlich reduziert werden, da ein Rollwiderstand üblicherweise deutlich geringer ist als ein vergleichbarer Gleitwiderstand bei drehfest angeordneten Führungsrollen. Durch die zumindest eine Verliersicherung kann zudem die jeweils zugehörige Führungsrolle verliersicher am Schaufellagerring angeordnet werden und zwar insbesondere vor oder während der Montage des Verstellrings, wodurch die Montage der variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie und die weiteren Montageschritte insgesamt vereinfacht werden kann. Generell muss dabei nicht an jeder Führungsrolle eine zugehörige Verliersicherung vorgesehen sein, sondern üblicherweise lediglich an zumindest einer oder zwei, wobei die anderen Führungsrollen nach erfolgter Montage des Verstellringes über diesen in Axialrichtung fixiert sind.
[0006] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist der Verstellring an seinem Innenumfang Ausnehmungen auf, die derart zu den Führungsrollen angeordnet sind, dass der Verstellring in Axialrichtung auf den Schaufellagerring aufsetzbar und in der Art eines Bajonettverschlusses an diesem fixierbar ist. Dies ermöglicht es, die Führungsrollen samt der zugehörigen Verliersicherungen vor dem Verstellring am Schaufellagerring zu montieren, wobei der Verstellring anschließend mit seinen Ausnehmungen derart zu den Führungsrollen positioniert werden kann, dass er axial über diese geschoben und anschließend verdreht werden kann, die Führungsrollen mit nicht ausgenommenen Innenumfangsbereichen des Verstellrings zusammenwirken und dadurch der Verstellring sowohl in Axial- als auch in Radialrichtung geführt ist. Anschließend können noch die Leitschaufeln am Schaufellagerring montiert und mit ihren Verstellhebeln in Eingriff mit dem Verstellring gebracht werden. Generell kann durch die erfindungsgemäßen am Innenumfang des Verstellrings vorgesehenen Ausnehmungen die Montage des Verstellrings am Schaufellagerring in der Art eines Bajonettverschlusses ausgestaltet und dadurch die Montage deutlich vereinfacht werden.
[0007] Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
[0008] 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.
[0009] Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäße variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie in einer Ansicht,
- Fig. 2
- eine Schnittdarstellung durch die variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie entlang der Schnittebene II-II.
[0010] Entsprechend der Fig. 1, weist eine erfindungsgemäße variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 einen Schaufellagerring 2 auf, an welchem Leitschaufeln 3 (vgl. insb. Fig. 2) drehbar gelagert sind. Die Leitschaufeln 3 durchstoßen dabei mit einem Schaufellagerzapfen 4 den Schaufellagerring 2 und greifen mit einem Verstellhebel 5 in zugehörige Verstellausnehmungen 6 an einem Verstellring 7 ein. Durch ein Verdrehen des Verstellrings 7 relativ zum Schaufellagerring 2 werden somit sämtliche Verstellhebel 5 und damit über die jeweiligen Schaufellagerzapfen 4 auch die zugehörigen Leitschaufeln 3 gleichmäßig verstellt. Um dabei einen Verstellwiderstand zum Verstellen der variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 so gering wie möglich zu halten, ist der Verstellring 7 über drehbare Führungsrollen 8 am Schaufellagerring 2 gelagert. Zumindest einer der Führungsrollen 8 ist dabei eine in der Art eines Kerbnagels ausgebildete Verliersicherung 9 zugeordnet, die die Führungsrolle 8 drehbar aber in Axialrichtung fest am Schaufellagerring 2 fixiert. In Axialrichtung fest bedeutet hierbei selbstverständlich das Zulassen eines geringen, eine Verdrehung erlaubenden Spiels.
[0011] Betrachtet man die Fig. 2, so kann man erkennen, dass zur drehbaren Anordnung der Führungsrolle 8 am Schaufellagerring 2 ein drehbar mit dem Schaufellagerring 2 verbundener Stift 10 vorgesehen ist, an welchem die jeweilige zugehörige Führungsrolle 8 drehbar gelagert ist. Dabei weist der Stift 10 eine radiale Stufe 11 auf, die im Einbauzustand fluchtend zur Oberfläche des Schaufellagerrings 2 angeordnet ist. Wie den Fig. 1 und 2 weiter zu entnehmen ist, weisen die einzelnen Führungsrollen 8 jeweils eine Umfangsausnehmung 12 auf, in welche der Verstellring 7 mit seinem Innenumfang eingreift und dadurch sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung geführt ist. Die Verliersicherung 9 gewährleistet dabei, dass die Führungsrolle 8 nicht ungewollt vom Stift 10 abrutscht, wobei über die an der Führungsrolle 8 vorgesehene Umfangsausnehmung 12 zugleich auch der Verstellring 7 in Axialrichtung am Schaufellagerring 2 fixiert werden kann.
[0012] Betrachtet man die Fig. 1, so kann man erkennen, dass der Verstellring 7 an seinem Innenumfang Ausnehmungen 13 aufweist, die derart zur Lage der Führungsrollen 8 angeordnet bzw. positioniert sind, dass der Verstellring 7 in Axialrichtung auf den Schaufellagerring 2 aufsetzbar und in der Art eines Bajonettverschlusses an diesem fixierbar ist. Generell sind dabei bei der gemäß der Fig. 1 dargestellten variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 insgesamt fünf Führungsrollen 8 vorgesehen, jedoch nur vier Ausnehmungen 13, wobei die Ausnehmung 13' zumindest so groß ausgebildet ist, dass bei einer fluchtenden Anordnung der übrigen Ausnehmungen 13 zu den jeweiligen Führungsrollen 8 ein axiales Aufschieben des Verstellrings 7 auf den Schaufellagerring 2 möglich ist.
[0013] Die erfindungsgemäße variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 ist dabei auch vergleichsweise einfach zu montieren, in dem zunächst die einzelnen Führungsrollen 8 über die zugehörigen Stifte 10 drehbar am Schaufellagerring 2 angeordnet werden. Anschließend werden zumindest zwei der Führungsrollen 8 über jeweils eine zugehörige Verliersicherung 9 am Schaufellagerring 2 in Axialrichtung fixiert, wobei die Axialfixierung beispielsweise über einen an der Verliersicherung 9 angeordneten Kopf 14 erfolgen kann. Sind die einzelnen Führungsrollen 8 am Schaufellagerring 2 montiert und zumindest zwei der Führungsrollen 8 zusätzlich mittels einer zugehörigen Verliersicherung 9 fixiert, kann der Verstellring 7 mit seinen am Innenumfang vorgesehenen Ausnehmungen 13, 13' derart zu den Führungsrollen 8 positioniert werden, dass er in Axialrichtung über die Führungsrollen 8 geschoben werden kann. Anschließend wird der Verstellring 7 solange verdreht, bis die Führungsrollen 8 mit nicht ausgenommenen Innenumfangsbereichen 15 des Verstellrings 7 zusammenwirken, so dass dieser in der Art eines Bajonettverschlusses mit dem Schaufellagering 2 verbunden ist. Anschließend werden noch die Leitschaufeln 3 über die Schaufellagerzapfen 4 drehbar am Schaufellagerring 2 montiert, wobei die Verstellhebel 5 derart positioniert werden, dass sie mit Verstellausnehmungen 6 am Verstellring 7 zusammenwirken.
[0014] Generell kann mit der erfindungsgemäßen variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 ein Verstellwiderstand zum Verstellen der Leitschaufeln 3 der variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 deutlich reduziert werden, da die Führungsrollen 8 tatsächlich drehbar am Schaufellagering 2 angeordnet sind und dadurch nicht nur als Gleitlager fungieren. Zugleich kann durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Ausnehmungen 13,13' die Montage der variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 vereinfacht werden. Eingesetzt wird eine derartige variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 üblicherweise in Ladeeinrichtungen, insbesondere in Abgasturboladern bei Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen.
- einem Schaufellagerring (2) mit drehbar daran/darin gelagerten Leitschaufeln (3),
- einem Verstellring (7) zum Verstellen der Leitschaufeln (3), wobei der Verstellring (7) über Führungsrollen (8) am Schaufellagerring (2) drehbar gelagert ist,
wobei- zumindest eine der Führungsrollen (8) drehbar am Schaufellagerring (2) gelagert ist,
- an zumindest einer Führungsrolle (8) eine Verliersicherung (9) vorgesehen ist, die die Führungsrolle (8) drehbar am Schaufellagerring (2) fixiert,
dadurch gekennzeichnet, dass- die wenigstens eine Verliersicherung (9) als Kerbnagel ausgebildet ist.
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verstellring (7) an seinem Innenumfang Ausnehmungen (13,13') aufweist, die derart zu den Führungsrollen (8) angeordnet sind, dass der Verstellring (7) in Axialrichtung auf den Schaufellagerring (2) aufsetzbar und in der Art eines Bajonettverschlusses fixierbar ist.
dadurch gekennzeichnet,
dass zur drehbaren Anordnung der Führungsrolle (8) am Schaufellagerring (2) ein drehbar mit dem Schaufellagerring (2) verbundener Stift (10) vorgesehen ist, an welchem die jeweilige Führungsrolle (8) drehbar gelagert ist.
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stift (10) eine radiale Stufe (11) aufweist, die sich in Richtung des Schaufellagerrings (2) radial vergrößert und an der im Einbauzustand die Führungsrolle (8) anliegen kann.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verliersicherung (9) einen Kopf (14) aufweist, mit welchem die zugehörige Führungsrolle (8) in Axialrichtung am Schaufellagerring (2) fixiert ist.
- die Führungsrollen (8) über Stifte (10) drehbar am Schaufellagerring (10) angeordnet werden,
- zumindest zwei Führungsrollen (8) über jeweils eine Verliersicherung (9) am Schaufellagerring (2) fixiert werden,
- der Verstellring (7) mit seinen am Innenumfang vorgesehenen Ausnehmungen (13,13') derart zu den Führungsrollen (8) positioniert wird, dass er in Axialrichtung über die Führungsrollen (8) geschoben werden kann,
- der Verstellring (7) verdreht wird, bis die Führungsrollen (8) mit nicht ausgenommenen Innenumfangsbereichen (15) des Verstellrings (7) zusammenwirken,
- die Leitschaufeln (3) montiert werden, wobei die Verstellhebel (5) in zugehörige Ausnehmungen (6) eingreifen.
- a blade bearing ring (2) with guide blades (3) rotatably mounted thereon/therein,
- an adjusting ring (7) for adjusting the guide blades (3), wherein the adjusting ring (7) is rotatably mounted on the blade bearing ring (2) via guide rollers (8),
wherein- at least one of the guide rollers (8) is rotatably mounted on the blade bearing ring (2),
- on at least one guide roller (8) a loss prevention device (9) is provided, which rotatably fixes the guide roller (8) on the blade bearing ring (2),
characterized in that- the at least one loss prevention device (9) is designed as notched pin.
characterized in that
the adjusting ring (7) on its inner circumference comprises recesses (13, 13') which are arranged to the guide rollers (8) in such a manner that the adjusting ring (7) can be fitted onto the blade bearing ring (2) in axial direction and fixed in the manner of a bayonet closure.
characterized in that
for the rotatable arrangement of the guide roller (8) on the blade bearing ring (2) a pin (10) that is rotatably connected to the blade bearing ring (2) is provided, on which the respective guide roller (8) is rotatably mounted.
characterized in that
the pin (10) has a radial step (11) which radially increases in size in the direction of the blade bearing ring (2) and against which in the installation state the guide roller (8) is able to bear.
characterized in that
the loss prevention device (9) comprises a head (14) with which the associated guide roller (8) is fixed on the blade bearing ring (2) in axial direction.
- the guide rollers (8) are rotatably arranged on the blade bearing ring (2) via pins (10),
- at least two guide rollers (8) are fixed on the blade bearing ring (2) via a loss prevention device (9) each,
- the adjusting ring (7) with its recesses (13, 13') provided on the inner circumference is positioned to the guide rollers (8) in such a manner that it can be pushed over the guide rollers (8) in axial direction,
- the adjusting ring (7) is rotated until the guide rollers (8) interact with non-recessed inner circumferential regions (15) of the adjusting ring (7),
- the guide blades (3) are mounted, wherein the adjusting levers (5) engage in the associated recesses (6).
- une première bague de roulement d'aube (2) avec des aubes directrices (3) positionnées rotativement sur/dans celle-ci,
- une bague d'ajustement (7) pour ajuster les aubes directrices (3), dans laquelle la bague d'ajustement (7) est positionnée rotativement par l'intermédiaire de rouleaux de guidage (8) sur la bague de roulement d'aube (2),
dans laquelle- au moins un des rouleaux de guidage (8) est positionné rotativement sur la bague de roulement d'aube (2),
- sur au moins un rouleau de guidage (8) une sécurité anti-perte (9) est prévue, qui fixe le rouleau de guidage (8) rotativement sur la bague de roulement d'aube (2),
caractérisée en ce que- au moins une sécurité anti-perte (9) est conçue comme un rivet de fixation.
caractérisée en ce que
la bague d'ajustement (7) présente sur sa circonférence intérieure des évidements (13, 13'), qui sont disposés par rapport aux rouleaux de guidage (8) de telle sorte que la bague d'ajustement (7) puisse être posée dans la direction axiale sur la bague de roulement d'aube (2) et puisse être fixée à la manière d'une fermeture à baïonnette.
caractérisé en ce que
afin de disposer rotativement les rouleaux de guidage (8) sur la bague de roulement d'aube (2), une goupille (10) reliée rotativement à la bague de roulement d'aube (2) est prévue, sur laquelle le rouleau de guidage respectif (8) est positionné rotativement.
caractérisé en ce que
la goupille (10) présente un gradin radial (11), qui s'agrandit radialement dans la direction de la bague de roulement d'aube (2) et peut venir reposer sur le rouleau de guidage (8) en l'état monté.
caractérisé en ce que
la sécurité anti-perte (9) présente une tête (14), avec laquelle le rouleau de guidage afférent (8) est fixé dans la direction axiale sur la bague de roulement d'aube (2).
- les rouleaux de guidage (8) sont disposés rotativement par l'intermédiaire de goupilles (10) sur la bague de roulement d'aube (2),
- au moins deux rouleaux de guidage (8) sont fixés par l'intermédiaire de respectivement une sécurité anti-perte (9) sur la bague de roulement d'aube (2),
- la bague d'ajustement (7) est positionnée avec des évidements (13, 13') prévus sur la circonférence intérieure par rapport aux rouleaux de guidage (8) de telle sorte qu'elle puisse être glissée dans la direction axiale sur les rouleaux de guidage (8),
- la bague d'ajustement (7) est tordue jusqu'à ce que les rouleaux de guidage (8) coopèrent avec les zones de circonférence intérieure (15) non évidées de la bague d'ajustement (7),
- les aubes directrices (3) sont montées, dans laquelle les leviers d'ajustement (5) s'engrènent dans les évidements afférents (6).
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