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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Mechanismus variabler Geometrie und einen Turbolader.
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Stand der Technik
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Ein Mechanismus variabler Geometrie, welcher eine Platte, einen Antriebsring, der relativ zu der Platte drehbar angeordnet ist, und Düsenlenkerplatten aufweist, die an der Platte und dem Antriebsring befestigt sind, ist bekannt (siehe beispielsweise Patentliteratur 1). Bei einem solchen Mechanismus variabler Geometrie ist ein Ende einer jeden Düsenlenkerplatte in eine Vertiefung eingepasst, die in einer Innenumfangsfläche des Antriebsrings ausgebildet ist. Wenn der Antriebsring relativ zu der Platte dreht, dreht eine jede Düsenlenkerplatte um einen Stift. Wenn diese Drehung an den Stift übertragen wird, dreht eine Düsenleitschaufel, die mit dem Stift verbunden ist, zusammen mit der Düsenlenkerplatte und dem Stift.
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Zitatliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2006-177318
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Wenn der oben beschriebene Mechanismus variabler Geometrie an einem Befestigungsteil befestigt wird, können die Düsenlenkerplatten aus dem Antriebsring herausfallen, falls der Antriebsring einen vorbestimmten Betrag oder mehr relativ zu der Platte dreht.
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Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen Mechanismus variabler Geometrie, welcher in der Lage ist, ein Fallen von Düsenlenkerplatten zu unterdrücken, und einen Turbolader.
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Lösung des Problems
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Ein Mechanismus variabler Geometrie gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine ringförmige Platte, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, die entgegengesetzt zu der ersten Fläche ist, und eine Vielzahl von Lagerlöchern hat, die darin ausgebildet sind, einen Antriebsring, der eine dritte Fläche, die der gleichen Richtung wie die erste Fläche zugewandt ist, und eine vierte Fläche aufweist, die entgegengesetzt zu der dritten Fläche ist, und um eine Achse der Platte drehbar ist, eine Vielzahl von Düsenleitschaufeln, die jeweils eine Düsenwelle mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und einen Düsenkörper aufweisen, der an dem ersten Ende ausgebildet ist, wobei eine jede Düsenleitschaufel an der Platte befestigt ist, sodass die Düsenwelle durch ein jedes Lagerloch eingesetzt ist und das zweite Ende von der zweiten Fläche vorsteht, und eine Vielzahl von Düsenlenkerplatten auf, die an der zweiten Fläche der Platte und an der vierten Fläche des Antriebsrings angeordnet sind, wobei eine jede Düsenlenkerplatte ein Basisende, das an der zweiten Fläche positioniert ist, und ein distales Ende aufweist, das an der vierten Fläche positioniert ist. Der Antriebsring weist einen Körperabschnitt, der die dritte Fläche und die vierte Fläche hat, eine Vielzahl von Befestigungsabschnitten, die an der vierten Fläche ausgebildet sind und von der vierten Fläche vorstehen, und einen Selbststopper auf, der an der vierten Fläche ausgebildet ist und von der vierten Fläche vorsteht. Das Basisende der Düsenlenkerplatte ist an dem zweiten Ende der Düsenwelle befestigt. Das distale Ende der Düsenlenkerplatte ist an einem jeden Befestigungsabschnitt bewegbar befestigt. Der Selbststopper ist in einer Radialrichtung der Platte zwischen einem der Lagerlöcher und einem der Befestigungsabschnitte angeordnet und reguliert einen Bewegungsbereich der Düsenlen kerplatten.
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Ein Turbolader gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist einen Mechanismus variabler Geometrie und ein Lagergehäuse auf, an welchem der Mechanismus variabler Geometrie befestigt ist. Das Lagergehäuse weist eine Befestigungsfläche, die den Düsenlenkerplatten des Mechanismus variabler Geometrie zugewandt ist, und einen Vollständig-Offen-Stopper auf, der an der Befestigungsfläche ausgebildet ist und von der Befestigungsfläche vorsteht. Der Vollständig-Offen-Stopper reguliert den Bewegungsbereich der Düsenlenkerplatten. Der Bewegungsbereich der Düsenlenkerplatten, der durch den Vollständig-Offen-Stopper reguliert wird, ist kleiner als der Bewegungsbereich der Düsenlenkerplatten, der durch den Selbststopper reguliert wird.
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Wirkungen der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung ist in der Lage, den Mechanismus variabler Geometrie, welcher in der Lage ist, ein Fallen der Düsenlenkerplatten zu unterdrücken, und den Turbolader bereitzustellen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Schnittansicht, die einen Turbolader gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Mechanismus variabler Geometrie von 1.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Lagergehäuses von 1.
- 4 ist eine Draufsicht des Mechanismus variabler Geometrie von 1.
- 5 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie V-V von 1.
- 6(a) ist ein Schaubild, das den Mechanismus variabler Geometrie von 1 in einem vollständig geschlossenen Zustand zeigt. 6(b) ist ein Schaubild, das den Mechanismus variabler Geometrie von 1 in einem vollständig geöffneten Zustand zeigt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Ein Mechanismus variabler Geometrie gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine ringförmige Platte, die eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, die entgegengesetzt zu der ersten Fläche ist, und eine Vielzahl von Lagerlöchern hat, die darin ausgebildet sind, einen Antriebsring, der eine dritte Fläche, die der gleichen Richtung wie die erste Fläche zugewandt ist, und eine vierte Fläche aufweist, die entgegengesetzt zu der dritten Fläche ist, und um eine Achse der Platte drehbar ist, eine Vielzahl von Düsenleitschaufeln, die jeweils eine Düsenwelle mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und einen Düsenkörper aufweisen, der an dem ersten Ende ausgebildet ist, wobei eine jede Düsenleitschaufel an der Platte befestigt ist, sodass die Düsenwelle durch ein jedes Lagerloch eingesetzt ist und das zweite Ende von der zweiten Fläche vorsteht, und eine Vielzahl von Düsenlenkerplatten auf, die an der zweiten Fläche der Platte und an der vierten Fläche des Antriebsrings angeordnet sind, wobei eine jede Düsenlenkerplatte ein Basisende, das an der zweiten Fläche positioniert ist, und ein distales Ende aufweist, das an der vierten Fläche positioniert ist. Der Antriebsring weist einen Körperabschnitt, der die dritte Fläche und die vierte Fläche hat, eine Vielzahl von Befestigungsabschnitten, die an der vierten Fläche ausgebildet sind und von der vierten Fläche vorstehen, und einen Selbststopper auf, der an der vierten Fläche ausgebildet ist und von der vierten Fläche vorsteht. Das Basisende der Düsenlenkerplatte ist an dem zweiten Ende der Düsenwelle befestigt. Das distale Ende der Düsenlenkerplatte ist an einem jeden Befestigungsabschnitt bewegbar befestigt. Der Selbststopper ist in einer Radialrichtung der Platte zwischen einem der Lagerlöcher und einem der Befestigungsabschnitte angeordnet und reguliert einen Bewegungsbereich der Düsenlen kerplatten.
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Bei diesem Mechanismus variabler Geometrie ist der Antriebsring um die Achse der Platte drehbar. Eine jede Düsenleitschaufel ist an der Platte befestigt, sodass die Düsenwelle durch ein jedes Lagerloch der Platte eingesetzt ist und das zweite Ende von der zweiten Fläche vorsteht. Der Antriebsring hat eine Vielzahl von Befestigungsabschnitten, die von der vierten Fläche vorsteht. Das Basisende der Düsenlenkerplatte ist an dem zweiten Ende der Düsenwelle befestigt und das distale Ende der Düsenlenkerplatte ist an einem jeden Befestigungsabschnitt bewegbar befestigt. Wenn der Antriebsring um die Achse der Platte dreht, bewegt sich das distale Ende der Düsenlenkerplatte, das an dem Befestigungsabschnitt befestigt ist, mit der Drehung des Antriebsrings entlang einer Umfangsrichtung des Antriebsrings. Die Düsenlenkerplatte dreht somit um die Achse der Düsenwelle. Wenn die Düsenlenkerplatte dreht, dreht die Düsenwelle, die an dem Basisende der Düsenlenkerplatte befestigt ist, und der Düsenkörper, der an dem ersten Ende der Düsenwelle ausgebildet ist, dreht. Der Antriebsring hat den Selbststopper, welcher von der vierten Fläche vorsteht und in der Radialrichtung der Platte zwischen einem der Lagerlöcher und einem der Befestigungsabschnitte angeordnet ist. Wenn somit die Drehung des Antriebsrings einen vorbestimmten Bereich überschreitet, stößt die Düsenlenkerplatte gegen den Selbststopper. Im Ergebnis wird die Drehung der Düsenlenkerplatte durch den Selbststopper reguliert. Dies unterdrückt ein Fallen der Düsenlenkerplatte aus dem Befestigungsabschnitt des Antriebsrings.
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In manchen Aspekten kann der Selbststopper mit dem Körperabschnitt einstückig ausgebildet sein, indem der Körperabschnitt mit einer Presse halbgestanzt wird. In diesem Fall kann die Anzahl von Komponenten des Mechanismus variabler Geometrie verringert werden.
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In manchen Aspekten kann der Selbststopper eine Höhe haben, die weniger ist als eine Dicke der Düsenlenkerplatte.
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Ein Turbolader gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist den Mechanismus variabler Geometrie und ein Lagergehäuse auf, an welchem der Mechanismus variabler Geometrie befestigt ist. Das Lagergehäuse weist eine Befestigungsfläche, die den Düsenlenkerplatten des Mechanismus variabler Geometrie zugewandt ist, und einen Vollständig-Offen-Stopper auf, der an der Befestigungsfläche ausgebildet ist und von der Befestigungsfläche vorsteht. Der Vollständig-Offen-Stopper reguliert den Bewegungsbereich der Düsenlenkerplatten. Der Bewegungsbereich der Düsenlenkerplatten, der durch den Vollständig-Offen-Stopper reguliert wird, ist kleiner als der Bewegungsbereich der Düsenlenkerplatten, der durch den Selbststopper reguliert wird. Nachdem der Mechanismus variabler Geometrie an dem Lagergehäuse befestigt ist, stoßen die Düsenlenkerplatten gegen den Vollständig-Offen-Stopper, bevor sie gegen den Selbststopper stoßen. Die Genauigkeit einer Position des Selbststoppers beeinflusst somit nicht die Funktion des Turboladers. Infolgedessen kann die Genauigkeit einer Position des Selbststoppers im Vergleich zu der Genauigkeit einer Position des Vollständig-Offen-Stoppers gelockert sein.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden jetzt untenstehend in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass ähnlichen oder entsprechenden Teilen ähnliche Bezugszeichen in den Zeichnungen gegeben sind und eine redundante Erläuterung weggelassen ist.
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Ein in 1 gezeigter Turbolader 1 ist beispielsweise ein Turbolader für ein Schiff oder ein Fahrzeug. Der Turbolader 1 verdichtet Luft, die einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine zugeführt wird, indem Abgas verwendet wird, das von der Brennkraftmaschine abgegeben wird. Wie in 1 gezeigt ist, weist der Turbolader 1 eine Turbine 2, einen Verdichter 3 und ein Lagergehäuse 4 auf, welches zwischen der Turbine 2 und dem Verdichter 3 ausgebildet ist. Die Turbine 2 hat ein Turbinenrad 5, das eine Drehachse X hat, und ein Turbinengehäuse 6, das das Turbinenrad 5 aufnimmt. Das Turbinengehäuse 6 hat einen Turbinenschneckenkanal 6a, der sich in einer Umfangsrichtung (einer Umfangsrichtung um die Drehachse X) um das Turbinenrad 5 erstreckt. Der Verdichter 3 hat ein Verdichterrad 7 und ein Verdichtergehäuse 8, das das Verdichterrad 7 aufnimmt. Das Verdichtergehäuse 8 hat einen Verdichterschneckenkanal 8c, der sich in der Umfangsrichtung um das Verdichterrad 7 erstreckt.
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Das Turbinenrad 5 ist an einem ersten Ende einer Drehwelle 9 montiert. Das Verdichterrad 7 ist an einem zweiten Ende der Drehwelle 9 montiert. Das Lagergehäuse 4 ist in einer Richtung der Drehachse X zwischen der Turbine 2 und dem Verdichter 3 angeordnet. Das Lagergehäuse 4 ist in der Richtung der Drehachse X benachbart zu der Turbine 2 und dem Verdichter 3. Die Drehwelle 9 ist über ein Lager 41 durch das Lagergehäuse 4 abgestützt. Die Drehwelle 9 ist relativ zu dem Lagergehäuse 4 drehbar. Die Drehwelle 9, das Turbinenrad 5 und das Verdichterrad 7 drehen als ein integrierter Drehkörper 42 um die Drehachse X.
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Das Turbinengehäuse 6 weist einen Einlass (nicht gezeigt), durch welchen Abgas in den Turbinenschneckenkanal 6a strömt, einen Auslasskanal 6b, der mit dem Turbinenschneckenkanal 6a in Verbindung steht, und einen Auslass 6c auf, durch welchen das Abgas von dem Auslasskanal 6b ausströmt. Das Turbinenrad 5 ist innerhalb des Auslasskanals 6b angeordnet. Das Abgas, das aus der Brennkraftmaschine abgegeben wird, strömt durch den Abgaseinlass in den Turbinenschneckenkanal 6a. Das Abgas strömt dann in den Auslasskanal 6b, um das Turbinenrad 5 zu drehen. Danach strömt das Abgas durch den Auslass 6c aus dem Turbinengehäuse 6 aus.
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Das Verdichtergehäuse 8 weist eine Einlassöffnung 8a, in welche Luft gesaugt wird, einen Einlasskanal 8b, der mit dem Verdichterschneckenkanal 8c in Verbindung steht, und eine Auslassöffnung (nicht gezeigt) auf, durch welche verdichtete Luft aus dem Verdichterschneckenkanal 8c abgegeben wird. Das Verdichterrad 7 ist innerhalb des Einlasskanals 8b angeordnet. Wenn das Turbinenrad 5 wie oben beschrieben dreht, drehen die Drehwelle 9 und das Verdichterrad 7. Das drehende Verdichterrad 7 verdichtet die Luft, die aus der Einlassöffnung 8a und dem Einlasskanal 8b eingesaugt wird. Die verdichtete Luft geht durch den Verdichterschneckenkanal 8c und wird dann aus der Auslassöffnung abgegeben. Die verdichtete Luft, die aus der Auslassöffnung abgegeben wird, wird der Brennkraftmaschine zugeführt.
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Die Turbine 2 wird jetzt in weiteren Einzelheiten beschrieben. Der Turbolader 1 weist einen Mechanismus 10 variabler Geometrie auf, der an dem Lagergehäuse 4 befestigt ist. Das heißt, die Turbine 2 ist eine Turbine variabler Geometrie. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, hat der Mechanismus 10 variabler Geometrie eine Intervallsteuerungs-(CC-) Platte 11, einen Düsenring (eine Platte) 12, der so angeordnet ist, dass er der CC-Platte 11 zugewandt ist, und eine Vielzahl (in diesem Fall 3) von Intervallsteuerungs-(CC-) Stiften 13, die die CC-Platte 11 mit dem Düsenring 12 verbinden. Der Mechanismus 10 variabler Geometrie weist ferner eine Vielzahl (in diesem Fall 11) von Düsenleitschaufeln 14, die an dem Düsenring 12 befestigt ist, eine Vielzahl (in diesem Fall 11) von Düsenlenkerplatten 15, die auf einer Seite des Düsenrings 12 angeordnet ist, die entgegengesetzt zu jener der CC-Platte 11 ist, und einen Antriebsring 16 auf, der die Düsenlenkerplatten 15 dreht.
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Die CC-Platte 11 und der Düsenring 12 haben jeweils eine Ringform (Kreisringform) um die Drehachse X. Die CC-Platte 11 und der Düsenring 12 umgeben das Turbinenrad 5 in der Umfangsrichtung. Die CC-Platte 11 und der Düsenring 12 sind zwischen dem Turbinenschneckenkanal 6a und dem Auslasskanal 6b angeordnet. Die CC-Platte 11 und der Düsenring 12 sind parallel zueinander angeordnet. Die CC-Platte 11 und der Düsenring 12 sind in der Richtung der Drehachse X voneinander getrennt. Ein Verbindungskanal S ist zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12 ausgebildet. Der Verbindungskanal S verbindet den Turbinenschneckenkanal 6a mit dem Auslasskanal 6b. Die CC-Platte 11 ist auf einer Seite des Düsenrings 12 angeordnet, die entgegengesetzt zu jener des Lagergehäuses 4 ist.
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Wie in 1 und 3 gezeigt ist, weist das Lagergehäuse 4 eine Befestigungsfläche 4a auf, die dem Mechanismus 10 variabler Geometrie zugewandt ist. Der Mechanismus 10 variabler Geometrie ist an dem Lagergehäuse 4 befestigt. Die Düsenlenkerplatten 15 sind der Befestigungsfläche 4a zugewandt. Die Befestigungsfläche 4a weist ein Positionierungselement 43, ein Antriebselement 44 und einen Vollständig-Offen-Stopper 45 auf, der von der Befestigungsfläche 4a vorsteht.
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Das Positionierungselement 43 ist zum Positionieren des Mechanismus 10 variabler Geometrie bezüglich des Lagergehäuses 4. Das Antriebselement 44 ist zum rotationsmäßigen Antreiben des Antriebsrings 16. Der Vollständig-Offen-Stopper 45 steht zu einer Position zwischen einer fünften Fläche 15c und einer sechsten Fläche 15d einer jeden Düsenlenkerplatte 15 vor (siehe 5), wenn der Mechanismus 10 variabler Geometrie an dem Lagergehäuse 4 befestigt ist. Es ist anzumerken, dass das Positionierungselement 43, das Antriebselement 44 und der Vollständig-Offen-Stopper 45 in 1 weggelassen sind.
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Wie in 4 und 5 gezeigt ist, weist der Düsenring 12 eine erste Fläche 12a, die der CC-Platte 11 zugewandt ist, und eine zweite Fläche 12b auf, die entgegengesetzt zu der ersten Fläche 12a ist. Der Düsenring 12 hat einen Vorsprungsabschnitt 121, der die zweite Fläche 12b aufweist. Das heißt, die zweite Fläche 12b ist die Gesamtfläche des Düsenrings 12, die entgegengesetzt zu der ersten Fläche 12a ist. Der Vorsprungsabschnitt 121 hat eine Zylinderform um die Drehachse X. Der Vorsprungsabschnitt 121 hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser des ganzen Düsenrings 12. Der Düsenring 12 hat eine Vielzahl (in diesem Fall 11) von Lagerlöchern 12c, die durch den Vorsprungsabschnitt 121 geht. Die Vielzahl von Lagerlöchern 12c sind in der Umfangsrichtung äquidistant voneinander beabstandet. Die CC-Platte 11 und der Düsenring 12 sind durch die CC-Stifte 13 miteinander verbunden. Der Abstand zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12 ist durch die CC-Stifte 13 definiert. Es ist anzumerken, dass Abschnitte des Lagergehäuses 4 und der Turbine 2 in 5 gezeigt sind.
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Die Vielzahl von Düsenleitschaufeln 14 ist an einem Umfang um die Drehachse X angeordnet. Eine jede der Düsenleitschaufeln 14 hat einen Düsenkörper 141 und eine Düsenwelle 142, die von dem Düsenkörper 141 vorsteht. Die Düsenwelle 142 weist ein erstes Ende 14a, an welchem der Düsenkörper 141 ausgebildet ist, und ein zweites Ende 14b auf, das entgegengesetzt zu dem ersten Ende 14a ist. Die Düsenwellen 142 sind in die Lagerlöcher 12c des Düsenrings 12 eingesetzt. Die Düsenkörper 141 sind zwischen der CC-Platte 11 und dem Düsenring 12 (Verbindungskanal S) angeordnet. Die Düsenwellen 142 sind durch die Lagerlöcher 12c des Düsenrings 12 eingesetzt. Die zweiten Enden 14b der Düsenwellen 142 stehen von der zweiten Fläche 12b des Düsenrings 12 vor. Die Düsenleitschaufeln 14 sind somit an dem Düsenring 12 befestigt.
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Die Düsenwellen 142 sind durch den Düsenring 12 abgestützt. Die Düsenwellen 142 sind relativ zu dem Düsenring 12 drehbar. Die Düsenkörper 141 drehen mit einer Drehung der Düsenwellen 142. Der Mechanismus 10 variabler Geometrie passt die Querschnittsfläche des Verbindungskanals S optimal an, indem die Düsenkörper 141 gedreht werden. Im Ergebnis wird die Strömungsrate des Abgases gesteuert, das aus dem Turbinenschneckenkanal 6a in den Auslasskanal 6b strömt. Die Drehzahl des Turbinenrads 5 wird somit optimal gesteuert.
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Der Antriebsring 16 ist an der zweiten Fläche 12b des Düsenrings 12 angeordnet. Der Antriebsring 16 ist ringförmig (kreisringförmig) um die Drehachse X. Der Antriebsring 16 umgibt den Vorsprungsabschnitt 121 des Düsenrings 12 in der Umfangsrichtung. Der Antriebsring 16 ist um die Drehachse X (Achse des Düsenrings 12) drehbar. Der Antriebsring 16 hat einen Körperabschnitt 161, eine Vielzahl (in diesem Fall 11) von Befestigungsabschnitten 162, die von dem Körperabschnitt 161 vorsteht, und einen Selbststopper 163, der von dem Körperabschnitt 161 vorsteht. Der Körperabschnitt 161 weist eine dritte Fläche 16a, die der gleichen Richtung wie die erste Fläche 12a des Düsenrings 12 (eine Richtung, die der CC-Platte 11 zugewandt ist) zugewandt ist, und eine vierte Fläche 16b auf, die entgegengesetzt zu der dritten Fläche 16a ist. Die dritte Fläche 16a ist der zweiten Fläche 12b des Düsenrings 12 zugewandt. Die vierte Fläche 16b ist der gleichen Richtung wie die zweite Fläche 12b des Düsenrings 12 zugewandt.
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Die Befestigungsabschnitte 162 sind an der vierten Fläche 16b ausgebildet und stehen von der vierten Fläche 16b vor. Die Befestigungsabschnitte 162 sind in der Umfangsrichtung äquidistant voneinander beabstandet. Ein jeder der Befestigungsabschnitte 162 hat zwei Befestigungselemente, die in der Umfangsrichtung voneinander getrennt sind. Die Befestigungsabschnitte 162 sind mit dem Körperabschnitt 161 an einem Außenumfangsabschnitt des Körperabschnitts 161 einstückig ausgebildet. Die Befestigungsabschnitte 162 sind ausgebildet, indem der Außenumfangsabschnitt des Körperabschnitts 161 gekrümmt wird.
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Der Selbststopper 163 ist an der vierten Fläche 16b ausgebildet. Der Selbststopper 163 steht von der vierten Fläche 16b vor. Der Selbststopper 163 steht beispielsweise zu einer Position zwischen der fünften Fläche 15c und der sechsten Fläche 15d der Düsenlenkerplatte 15 vor. Der Selbststopper 163 steht beispielsweise zu einer Position vor, die ungefähr auf halbem Wege zwischen der fünften Fläche 15c und der sechsten Fläche 15d der Düsenlenkerplatte 15 ist. Der Selbststopper 163 kann beispielsweise weiter zu der fünften Fläche 15c vorstehen als eine Position, die ungefähr auf halbem Wege zwischen der fünften Fläche 15c und der sechsten Fläche 15d der Düsenlenkerplatte 15 ist. Der Selbststopper 163 hat eine Höhe H, die beispielsweise weniger ist als eine Dicke T der Düsenlenkerplatte 15. Die Höhe H des Selbststoppers 163 ist beispielsweise ungefähr eine Hälfte der Dicke T der Düsenlenkerplatte 15. Die Höhe H des Selbststoppers 163 kann beispielsweise weniger sein als eine Hälfte der Dicke T der Düsenlenkerplatte 15. Der Selbststopper 163 befindet sich in einer Radialrichtung (einer Radialrichtung um die Drehachse X) einwärts der Befestigungsabschnitte 162. Der Selbststopper 163 befindet sich radial einwärts von einem der Befestigungselemente der Befestigungsabschnitte 162. Der Selbststopper 163 ist in der Radialrichtung des Düsenrings 12 zwischen einem der Lagerlöcher 12c und einem der Befestigungsabschnitte 162 angeordnet. Der Selbststopper 163 ist beispielsweise zylindrisch. Der Selbststopper 163 ist beispielsweise mit dem Körperabschnitt 161 einstückig ausgebildet, indem der Körperabschnitt 161 mit einer Presse halbgestanzt wird.
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Die Düsenlenkerplatten 15 sind an der zweiten Fläche 12b des Düsenrings 12 und an der vierten Fläche 16b des Antriebsrings 16 angeordnet. Die Düsenlenkerplatten 15 sind an der zweiten Fläche 12b des Vorsprungsabschnitts 121 des Düsenrings 12 angeordnet. Die Düsenlenkerplatten 15 umspannen den Düsenring 12 und den Antriebsring 16 in der Radialrichtung. Die Düsenlenkerplatten 15 sind stabähnlich. Eine jede der Düsenlenkerplatten 15 weist ein Basisende 15a, das an der zweiten Fläche 12b des Vorsprungsabschnitts 121 positioniert ist, und ein distales Ende 15b auf, das an der vierten Fläche 16b des Antriebsrings 16 positioniert ist. Die Düsenlenkerplatte 15 weist die fünfte Fläche 15c und die sechste Fläche 15d auf, die entgegengesetzt zu der fünften Fläche 15c ist. Die fünfte Fläche 15c ist der zweiten Fläche 12b des Düsenrings 12 und der vierten Fläche 16b des Antriebsrings 16 zugewandt.
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Die Basisenden 15a der Düsenlenkerplatten 15 sind an den zweiten Enden 14b der Düsenwellen 142 befestigt. Insbesondere hat das Basisende 15a einer jeden Düsenlenkerplatte 15 ein Durchgangsloch 15e, das darin ausgebildet ist. Das Durchgangsloch 15e und das zweite Ende 14b der Düsenwelle 142 sind im Wesentlichen rechteckig. Das zweite Ende 14b der Düsenwelle 142 ist an der Düsenlenkerplatte 15 befestigt, indem es in das Durchgangsloch 15e eingesetzt wird. Die Düsenwelle 142 und die Düsenlenkerplatte 15 sind in einer Umfangsrichtung um eine Achse X1 der Düsenwelle 142 aneinander fixiert.
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Die distalen Enden 15b der Düsenlenkerplatten 15 sind an den Befestigungsabschnitten 162 des Antriebsrings 16 befestigt. Die distalen Enden 15b der Düsenlenkerplatten 15 sind relativ zu den Befestigungsabschnitten 162 des Antriebsrings 16 bewegbar. Das heißt, die distalen Enden 15b der Düsenlenkerplatten 15 sind in der Lage, sich relativ zu den Befestigungsabschnitten 162 des Antriebsrings 16 zu bewegen. Insbesondere ist das distale Ende 15b einer jeden Düsenlenkerplatte 15 zwischen den zwei Befestigungselementen eines jeden Befestigungsabschnitts 162 angeordnet. Das distale Ende 15b der Düsenlenkerplatte 15 kann von zwischen den zwei Befestigungselementen des Befestigungsabschnitts 162 in der Radialrichtung einwärts herausfallen (sich verlagern). In anderen Worten sind die distalen Enden 15b der Düsenlenkerplatten 15 an den Befestigungsabschnitten 162 des Antriebsrings 16 lösbar befestigbar. Die distalen Enden 15b der Düsenlenkerplatten 15 sind an den Befestigungsabschnitten 162 des Antriebsrings 16 locker eingepasst. Die distalen Enden 15b der Düsenlenkerplatten 15 sind an den Befestigungsabschnitten 162 des Antriebsrings 16 frei (mit Spiel) eingepasst.
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Die distalen Enden 15b der Düsenlenkerplatten 15 sind zu den Befestigungsabschnitten 162 des Antriebsrings 16 drehbar. Insbesondere wenn der Antriebsring im Ergebnis eines Aufnehmens einer Antriebskraft von außen (Antriebselement 44, das in 3 gezeigt ist) um die Drehachse X dreht, drehen die distalen Enden 15b der Düsenlenkerplatten 15, die an den Befestigungsabschnitten 162 befestigt sind, mit der Drehung des Antriebsrings 16 entlang der Umfangsrichtung. Eine jede Düsenlenkerplatte 15 dreht somit um die Achse X1 der Düsenwelle 142. Wenn die Düsenlenkerplatte 15 dreht, dreht die Düsenwelle 142, die an dem Basisende 15a der Düsenlenkerplatte 15 befestigt ist, um die Achse X1. Dementsprechend dreht der Düsenkörper 141, der an dem ersten Ende 14a der Düsenwelle 142 befestigt ist. Das distale Ende 15b der Düsenlenkerplatte 15 kann beim Bewegen entlang der Umfangsrichtung mit der Drehung des Antriebsrings 16 relativ zu dem Befestigungsabschnitt 162 gleiten oder kann nicht gleiten, wenn der Antriebsring 16 um die Drehachse X dreht, solange eine Kraft von dem Antriebsring 16 an die Düsenlenkerplatte 15 übertragen werden kann. In einem Fall, in welchem das distale Ende 15b der Düsenlenkerplatte 15 nicht relativ zu dem Befestigungsabschnitt 162 gleitet, kann das distale Ende 15b der Düsenlenkerplatte 15 bezüglich des Befestigungsabschnitts 162 beispielsweise auf eine Weise wälzen, die ähnlich einem Zykloidgetriebe ist.
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Die Funktionen des Vollständig-Offen-Stoppers 45 und des Selbststoppers 163 werden als Nächstes beschrieben. 6(a) und 6(b) zeigen den Mechanismus 10 variabler Geometrie, der an dem Lagergehäuse 4 befestigt ist. Wie in 6(a) gezeigt ist, stoßen die Düsenlenkerplatten 15 nicht gegen den Vollständig-Offen-Stopper 45 oder den Selbststopper 163, wenn der Mechanismus 10 variabler Geometrie in einem vollständig geschlossenen Zustand ist. Der vollständig geschlossene Zustand des Mechanismus 10 variabler Geometrie bezieht sich auf einen Zustand, in welchem die Düsenkörper 141 von benachbarten Düsenleitschaufeln 14 aneinander anstoßen und der Verbindungskanal S blockiert ist.
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Wie in 6(b) gezeigt ist, stößt eine der Düsenlenkerplatten 15 gegen den Vollständig-Offen-Stopper 45, wenn der Antriebsring 16 einen vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung dreht. Eine Seitenfläche 15f eines Zwischenabschnitts zwischen dem Basisende 15a und dem distalen Ende 15b jener Düsenlenkerplatte 15 stößt gegen den Vollständig-Offen-Stopper 45. Der Mechanismus 10 variabler Geometrie ist zu dieser Zeit in einem vollständig geöffneten Zustand. Wenn der Mechanismus 10 variabler Geometrie in dem vollständig geöffneten Zustand ist, ist die Düsenlenkerplatte 15 in einer Position, die bezüglich einer neutralen Position um einen ersten Winkel um die Achse X1 der Düsenwelle 142 gedreht ist.
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Die neutrale Position wird jetzt beschrieben. Zuerst werden zwei imaginäre Linien definiert. Eine imaginäre Linie, die sich von dem Basisende 15a der Düsenlenkerplatte 15 zu dem distalen Ende 15b erstreckt, wird als eine Mittellinie L1 bezeichnet. Eine imaginäre Linie, die eine Mitte C des Mechanismus 10 variabler Geometrie (ein Punkt, durch welchen die Drehachse X geht) und eine Mitte C1 der Düsenwelle 142 (ein Punkt, durch welchen die Achse X1 der Düsenwelle 142 geht) verbindet, wird als eine neutrale Linie L bezeichnet. Die neutrale Position ist eine Position der Düsenlenkerplatte 15, wenn die Mittellinie L1 die neutrale Linie L überlappt. Das heißt, ein Winkel A1 zwischen der Mittellinie L1 der Düsenlenkerplatte 15 und der neutralen Linie L ist der erste Winkel, wenn der Mechanismus 10 variabler Geometrie in dem vollständig geöffneten Zustand ist. Der Vollständig-Offen-Stopper 45 reguliert somit einen Bewegungsbereich der Düsenlenkerplatten 15.
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Wenn der Antriebsring 16 in einem Zustand, in welchem der Mechanismus 10 variabler Geometrie nicht an dem Lagergehäuse 4 befestigt ist (siehe 4) einen vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung dreht, stößt eine der Düsenlenkerplatten 15 gegen den Selbststopper 163. Die Seitenfläche 15f des Zwischenabschnitts zwischen dem Basisende 15a und dem distalen Ende 15b jener Düsenlenkerplatte 15 stößt gegen den Selbststopper 163. Zu dieser Zeit ist die Düsenlenkerplatte 15 in einer Position, die relativ zu der neutralen Position um einen zweiten Winkel um die Achse X1 der Düsenwelle 142 gedreht ist. Das heißt, zu dieser Zeit ist ein Winkel A2 zwischen der Mittellinie L1 der Düsenlenkerplatte 15 und der neutralen Linie L der zweite Winkel. Der Selbststopper 163 reguliert somit den Bewegungsbereich der Düsenlenkerplatten 15, wenn der Mechanismus 10 variabler Geometrie nicht an dem Lagergehäuse 4 befestigt ist.
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Der Bewegungsbereich (beispielsweise der Bewegungsbereich aus der neutralen Position) der Düsenlenkerplatten, der durch den Vollständig-Offen-Stopper 45 reguliert wird, ist kleiner als der Bewegungsbereich (beispielsweise der Bewegungsbereich aus der neutralen Position) der Düsenlenkerplatten 15, der durch den Selbststopper 163 reguliert wird. Das heißt, eine Beziehung ist erfüllt, in welcher der Winkel A1 kleiner ist als der Winkel A2. Wenn der Antriebsring 16 in einem Zustand dreht, in welchem der Mechanismus 10 variabler Geometrie an dem Lagergehäuse 4 befestigt ist, stoßen die Düsenlenkerplatten 15 gegen den Vollständig-Offen-Stopper 45, bevor sie gegen den Selbststopper 163 stoßen. In dem Zustand, in welchem der Mechanismus 10 variabler Geometrie an dem Lagergehäuse 4 befestigt ist, stoßen die Düsenlenkerplatten 15 nicht gegen den Selbststopper 163. Wenn jedoch der Antriebsring 16 in dem Zustand dreht, in welchem der Mechanismus 10 variabler Geometrie nicht an dem Lagergehäuse 4 befestigt ist, stoßen die Düsenlenkerplatten 15 gegen den Selbststopper 163, bevor die distalen Enden 15b aus den Befestigungsabschnitten 162 herausfallen.
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Wie oben beschrieben ist, ist bei dem Mechanismus 10 variabler Geometrie der Antriebsring 16 um die Drehachse X des Düsenrings 12 drehbar. Zusätzlich sind die Düsenleitschaufeln 14 an dem Düsenring 12 befestigt. Die Düsenwellen 142 der Düsenleitschaufeln 14 sind durch die Lagerlöcher 12c des Düsenrings 12 eingesetzt. Die zweiten Enden 14b der Düsenwellen 142 stehen von der zweiten Fläche 12b vor. Der Antriebsring 16 hat eine Vielzahl von Befestigungsabschnitten 162, die von der vierten Fläche 16b vorsteht. Die Basisenden 15a der Düsenlenkerplatten 15 sind an den zweiten Enden 14b der Düsenwellen 142 befestigt. Die distalen Enden 15b der Düsenlenkerplatten 15 sind an den Befestigungsabschnitten 162 befestigt. Die distalen Enden 15b der Düsenlenkerplatten 15 sind relativ zu den Befestigungsabschnitten 162 bewegbar. Wenn der Antriebsring 16 um die Drehachse X des Düsenrings 12 dreht, bewegen sich die distalen Enden 15b der Düsenlenkerplatten 15, die an den Befestigungsabschnitten 162 befestigt sind, mit der Drehung des Antriebsrings 16 entlang der Umfangsrichtung des Antriebsrings 16. Die Düsenlenkerplatten 15 drehen somit um die Achsen X1 der Düsenwellen 142. Wenn die Düsenlenkerplatten 15 drehen, drehen die Düsenwellen 142, die an den Basisenden 15a der Düsenlenkerplatten 15 befestigt sind, und die Düsenkörper 141 drehen, die an den ersten Enden 14a der Düsenwellen 142 ausgebildet sind. Der Antriebsring 16 hat den Selbststopper 163, welcher von der vierten Fläche 16b vorsteht und in der Radialrichtung des Düsenrings 12 zwischen einem der Lagerlöcher 12c und einem der Befestigungsabschnitte 162 angeordnet ist. Wenn somit die Drehung des Antriebsrings 16 einen vorbestimmten Bereich überschreitet, stoßen die Düsenlenkerplatten 15 gegen den Selbststopper 163. Im Ergebnis wird die Drehung der Düsenlenkerplatten 15 durch den Selbststopper 163 reguliert. Dies unterdrückt ein Fallen der Düsenlenkerplatten 15 aus den Befestigungsabschnitten 162 des Antriebsrings 16. Somit ist eine Handhabung des Mechanismus 10 variabler Geometrie beispielsweise beim Befestigen des Mechanismus 10 variabler Geometrie an dem Lagergehäuse 4 erleichtert.
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Bei dem Mechanismus 10 variabler Geometrie stehen die Befestigungsabschnitte 162 des Antriebsrings 16 von der vierten Fläche 16b des Körperabschnitts 161 vor. Somit kann im Vergleich zu dem Mechanismus variabler Geometrie, der in der oben erwähnten Patentliteratur 1 offenbart ist, bei welchem die Enden der Düsenlenkerplatten in Vertiefungen eingepasst sind, die an der Innenumfangsfläche des Antriebsrings ausgebildet sind, der Außendurchmesser des Antriebsrings 16 mindestens um die Dicke des Antriebsrings in der Radialrichtung verringert werden, der die Vertiefungen ausbildet. Infolgedessen kann der Antriebsring 16 in der Radialrichtung kleiner gemacht werden. Zusätzlich kann der Selbststopper 163 an dem Körperabschnitt 161 des Antriebsrings 16 und nicht an dem Düsenring 12 ausgebildet werden, da die Befestigungsabschnitte 162 des Antriebsrings 16 von der vierten Fläche 16b des Körperabschnitts 161 vorstehen. Dies beseitigt den Bedarf nach einem Raum, in welchem der Selbststopper 163 an dem Düsenring 12 auszubilden ist, und macht es möglich, den Außendurchmesser des Düsenrings 12 zu verringern. Insbesondere kann in einem Fall, in welchem der Düsenring 12 eine Dicke hat, die größer ist als die Dicke des Antriebsrings 16, ein Gewicht verringert werden, indem der Außendurchmesser des Düsenrings 12 verringert wird. Außerdem kann die Festigkeit des Antriebsrings 16 verbessert werden, indem der Innendurchmesser des Antriebsrings 16 verringert wird. Diese Wirkung ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Außendurchmesser des Antriebsrings 16 verringert ist, wie oben beschrieben ist.
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Der Selbststopper 163 ist mit dem Körperabschnitt 161 einstückig ausgebildet, indem der Körperabschnitt 161 mit einer Presse halbgestanzt wird. Die Anzahl von Komponenten des Mechanismus 10 variabler Geometrie kann somit verringert werden.
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Die Höhe H des Selbststoppers 163 ist weniger als die Dicke T der Düsenlenkerplatte 15. Dies unterdrückt ein Fallen der Düsenlenkerplatten 15, während das Gewicht der Vorrichtung verringert wird. Zusätzlich können Kosten verringert werden, indem Material eingespart wird.
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Der Turbolader 1 weist den Mechanismus 10 variabler Geometrie und das Lagergehäuse 4 auf, an welchem der Mechanismus 10 variabler Geometrie befestigt ist. Das Lagergehäuse 4 weist die Befestigungsfläche 4a, die den Düsenlenkerplatten 15 des Mechanismus 10 variabler Geometrie zugewandt ist, und den Vollständig-Offen-Stopper 45 auf, der an der Befestigungsfläche 4a ausgebildet ist und von der Befestigungsfläche 4a vorsteht. Der Vollständig-Offen-Stopper 45 reguliert den Bewegungsbereich der Düsenlenkerplatten 15. Der Bewegungsbereich der Düsenlenkerplatten 15, der durch den Vollständig-Offen-Stopper 45 reguliert wird, ist kleiner als der Bewegungsbereich der Düsenlenkerplatten 15, der durch den Selbststopper 163 reguliert wird. Nachdem der Mechanismus 10 variabler Geometrie an dem Lagergehäuse 4 befestigt ist, stoßen die Düsenlenkerplatten 15 gegen den Vollständig-Offen-Stopper 45, bevor sie gegen den Selbststopper 163 stoßen. Die Genauigkeit einer Position des Selbststoppers 163 beeinflusst somit nicht die Funktion des Turboladers 1. Infolgedessen kann die Genauigkeit einer Position des Selbststoppers 163 im Vergleich mit der Genauigkeit einer Position des Vollständig-Offen-Stoppers 45 gelockert werden.
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Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben worden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
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Das Lagergehäuse 4 muss nicht den Vollständig-Offen-Stopper 45 haben. In diesem Fall kann beispielsweise der Selbststopper 163 zudem als der Vollständig-Offen-Stopper 45 fungieren.
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Bei dem Mechanismus 10 variabler Geometrie kann das Öffnen der Düsenleitschaufeln 14 initiiert werden, indem die Düsenlenkerplatten 15 gegen den Vollständig-Offen-Stopper 45 stoßen.
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Der Selbststopper 163 kann separat von dem Körperabschnitt 161 des Antriebsrings 16 ausgebildet sein. Der Selbststopper 163 kann beispielsweise durch Presspassen oder Schweißen an dem Körperabschnitt 161 fixiert sein.
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Der Selbststopper 163 kann weiter zu der sechsten Fläche 15d vorstehen als eine Position, die ungefähr auf halbem Wege zwischen der fünften Fläche 15c und der sechsten Fläche 15d der Düsenlenkerplatte 15 ist. Der Selbststopper 163 kann von der sechsten Fläche 15d der Düsenlenkerplatte 15 vorstehen. Die Höhe H des Selbststoppers 163 kann mehr als eine Hälfte der Dicke T der Düsenlenkerplatte 15 sein. Die Höhe H des Selbststoppers 163 kann gleich oder mehr als die Dicke T der Düsenlenkerplatte 15 sein.
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Der Selbststopper 163 kann verschiedene Formen haben. Der Selbststopper 163 kann beispielsweise ein Parallelepiped sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Turbolader
- 4
- Lagergehäuse
- 4a
- Befestigungsfläche
- 45
- Vollständig-Offen-Stopper
- 10
- Mechanismus variabler Geometrie
- 12
- Düsenring (Platte)
- 12a
- erste Fläche
- 12b
- zweite Fläche
- 12c
- Lagerloch
- 14
- Düsenleitschaufel
- 141
- Düsenkörper
- 142
- Düsenwelle
- 14a
- erstes Ende
- 14b
- zweites Ende
- 15
- Düsenlenkerplatte
- 15a
- Basisende
- 15b
- distales Ende
- 16
- Antriebsring
- 16a
- dritte Fläche
- 16b
- vierte Fläche
- 161
- Körperabschnitt
- 162
- Befestigungsabschnitt
- 163
- Selbststopper
- H
- Höhe
- T
- Dicke
- X
- Drehachse (Achse)