DE102009052982A1

DE102009052982A1 - Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie

Info

Publication number: DE102009052982A1
Application number: DE102009052982A
Authority: DE
Inventors: Florian Rentz; Timo Tries; Anatolij Martens
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2009-10-31
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-05
Also published as: EP2317081B1; EP2317081A2; EP2317081A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1), mit einem Schaufellagerring (2), mit drehbar daran/darin gelagerten Leitschaufeln (3), und mit einem Verstellring (7) zum Verstellen der Leitschaufeln (3), wobei der Verstellring (7) über Führungsrollen (8) am Schaufellagerring (2) drehbar gelagert ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass zumindest eine der Führungsrollen (8) drehbar am Schaufellagerring (2) gelagert ist, und dass an zumindest einer Führungsrolle (8) eine Verliersicherung (9) vorgesehen ist, die die Führungsrolle (8) drehbar am Schaufellagerring (2) fixiert.

Description

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.
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.
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.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, 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.
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.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine erfindungsgemäße variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie in einer Ansicht,
2 eine Schnittdarstellung durch die variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie entlang der Schnittebene II-II.
Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie 1 einen Schaufellagerring 2 auf, an welchem Leitschaufeln 3 (vgl. insb. 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.
Betrachtet man die 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 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.
Betrachtet man die 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 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.
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.
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 Ladeeinrichtung, insbesondere in Abgasturboladern bei Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/118833 [0002]

Claims

Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1) mit – 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, dadurch gekennzeichnet, – dass zumindest eine der Führungsrollen (8) drehbar am Schaufellagerring (2) gelagert ist, – dass an zumindest einer Führungsrolle (8) eine Verliersicherung (9) vorgesehen ist, die die Führungsrolle (8) drehbar am Schaufellagerring (2) fixiert.
Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verliersicherung (9) als Kerbnagel ausgebildet ist.
Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach Anspruch 1 oder 2, 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.
Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 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.
Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach Anspruch 4, 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.
Variable Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verliersicherung (9) einen Kopf (14) aufweist, mit welchem die zugehörige Führungsrolle (8) in Axialrichtung am Schaufellagerring (2) fixiert ist.
Ladeeinrichtung, insbesondere ein Abgasturbolader, mit einer variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Montage einer variablen Turbinen- und/oder Verdichtergeometrie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem – 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.