EP1891301A1 - Verstellwellenanordnung eines turboladers - Google Patents

Verstellwellenanordnung eines turboladers

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EP1891301A1 EP06753813A EP06753813A EP1891301A1 EP 1891301 A1 EP1891301 A1 EP 1891301A1 EP 06753813 A EP06753813 A EP 06753813A EP 06753813 A EP06753813 A EP 06753813A EP 1891301 A1 EP1891301 A1 EP 1891301A1
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turbocharger
seal
bushing
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    • F05D2250/29—Three-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/293—Three-dimensional machined; miscellaneous lathed, e.g. rotation symmetrical

Definitions

  • the invention relates to an adjusting shaft arrangement of a VTG turbocharger or wastegate turbocharger according to claim 1.
  • a VTG turbocharger is a variable turbine geometry (VTG) turbocharger that requires a variable shaft arrangement.
  • VTG variable turbine geometry
  • Waste-Gate turbocharger the turbine bypass is controlled by means of a flap which is moved by the adjusting shaft.
  • a static seal is provided between the adjusting shaft and the bush, which at least substantially reduces, if not completely suppresses, exhaust gas and soot emissions of the turbocharger via the bushing to the outside.
  • the seal is designed as a piston ring.
  • the seal is arranged in a groove of a main body of the adjusting shaft between a fixing portion and a free end.
  • the main body is stepped, so that there are two cylindrical sections with different outer diameter.
  • the inner contour of the bush surrounding the main body is also designed to be complementary in a stepped manner, so that in turn results in two areas with a cylindrical inner diameter of different dimensions.
  • the transition of both areas can be formed as a slip chamfer for the piston ring assembly, so that the longest possible effective sealing gap both ends remain.
  • the conditional by the transition annular space between the bush and adjusting can serve as a collection volume for particles. Due to the accumulation of particles in the collecting volume, accumulation in the sealing gap is avoided, which can lead to the stiffness of the adjusting shaft.
  • the outer diameter of the bushing does not necessarily have to be stepped. It can also be constant over the entire socket length. A gradation of the bushing outside diameter has the additional advantage that reversed incorrect assembly is prevented.
  • FIG. 2 shows a representation corresponding to FIG. 1 of a first embodiment of the adjusting shaft arrangement (VTG) according to the invention.
  • FIG. 3 is a representation corresponding to FIG. 1 of a second embodiment of the Verstellwellenan angel invention (waste gate).
  • Fig. 1 a known Verstellwellenan extract 1 of a VTG turbocharger is shown.
  • the VTG turbocharger itself is not shown in detail in the figures, since this may be a conventional construction known per se.
  • the adjusting shaft arrangement 1 has an adjusting shaft 2, which comprises a fixing section 3 and a free end 8.
  • Fig. 1 further shows that the fixing portion 3 and the free end 8 have a smaller outer diameter than a Main body 6 of the adjusting shaft 2, which is arranged between the fixing section 3 and the free end 8. All three sections have in the example case a cylindrical outer contour.
  • the adjusting shaft 2 is connected via the fixing section 3 with a lever 4.
  • the adjusting shaft arrangement 1 has a socket 5 which is arranged on the base body 6 of the adjusting shaft 2.
  • a seal 7 is provided, which is arranged in the region of the base body 6 between the sleeve 5 and the adjusting shaft 2.
  • the base body 6 has a circumferential groove and the seal may preferably be formed as a piston ring, which is arranged in the groove 9.
  • the base body 6 of the adjusting shaft 2 is formed continuously cylindrical or smooth and slip-on both sides of the bushes are clearly visible.
  • the illustrated in Fig. 2 first embodiment of the Verstellwellenan angel invention is provided with a base body 6 which is stepped, so that there are two cylindrical sections 10 and 11, which have different outer diameter.
  • the portion 10 has a larger outer diameter than the portion 11th
  • the bush 5 in the region of the section 10 has a larger inner diameter than in the region which surrounds the section 11 of the adjusting shaft 2.
  • the seal 7 is arranged in a groove of the base body 6.
  • the bushing 5 also has two sections 12 and 13, wherein the larger inner diameter section 12 surrounds the section 10 of the adjusting shaft 2, while the section 13 surrounds the region 11 of the adjusting shaft 2 with a smaller outer diameter.
  • the section 12 of the bush 13 also has a smaller outer diameter than the section 13 of the bushing 5.
  • a second embodiment is shown, which is provided for a waste gate turbocharger. Since the design of an adjusting shaft also corresponds to that of FIG. 2, reference may be made to the above statements.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstellwellenanordnung (1) eines VTG- bzw. Waste-Gate-Turboladers mit einer Verstellwelle (2), die einen Fixierungsabschnitt (3) aufweist; mit einem Hebel (4), der mit der Verstellwelle (2) über den Fixierungsabschnitt (3) verbunden ist; mit einer Buchse (5), die auf einem Basiskörper (6) der Verstellwelle (2) angeordnet ist; und mit einer Dichtung (7), die im Bereich des Basiskörpers (6) zwischen der Buchse (5) und der Verstellwelle (2) angeordnet ist; wobei der Hauptkörper (6) der Verstellwelle (2) eine gestufte Außenkontur aufweist; und dass die Buchse (5) eine Innenkontur aufweist, die eine zur Ausbildung des Basiskörpers (6) komplementär gestuft ausgebildete Innenkontur aufweist.

Description

Versteilwellenanordnung eines Turboladers
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Verstellwellenanordnung eines VTG- Turboladers bzw. Waste-Gate Turboladers gemäß Anspruch 1.
Unter einem VTG-Turbolader versteht man einen Turbolader mit variabler Turbinengeometrie (VTG) , die eine Verstellwellenanordnung benötigt. Beim Waste-Gate Turbolader wird der Turbi- nenbypaß mittels einer Klappe, die durch die Verstellwelle bewegt wird, geregelt.
Bei bekannten Verstellwellenanordnungen von VTG-Turboladern kann das Problem einer mangelhaften Dichtwirkung der Spaltdichtung im Bereich zwischen der Verstellwelle und der Buchse, in Abhängigkeit des anliegenden Abgasüberdruckes, auftreten, was zu Abgas- und Rußemissionen des Turboladers nach außen führen kann.
Aus der WO2004/063535 Al ist eine verbesserte Abdichtung mittels mittig in der Buchse angeordnetem Kolbenring bekannt, so dass dessen Dichtwirkung mit der Spaltdichtwirkung kombiniert wird.
Diese Anordnung hat jedoch den entscheidenden Nachteil, dass die für die Kolbenringmontage notwendige Schlupffase in der Buchsenbohrung die wirksame Spaltdichtlänge deutlich verkürzt, da bei einer symmetrischen Buchsengeometrie und nicht seitengerichteten Montage auch an der anderen Buchsenstirnseite zweckmäßigerweise eine Schlupffase notwendig wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verstellwellenanordnung eines VTG- bzw. Waste-Gate-Turboladers zu schaffen, die zum einen eine Kombination von Spalt- und Kolbenringdichtung darstellt, um dessen Abgas- und Rußemissionen nach außen deutlich zu vermindern, und zum anderen bei gleicher Buchsenlänge eine verbesserte Dichtwirkung ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Erfindungsgemäß wird eine statische Abdichtung zwischen der Verstellwelle und der Buchse geschaffen, die Abgas- und Rußemissionen des Turboladers über die Buchse nach außen zumindest erheblich reduziert, wenn nicht gar gänzlich unterbindet.
Vorzugsweise ist die Dichtung als Kolbenring ausgebildet.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung in einer Nut eines Hauptkörpers der Verstellwelle zwischen einem Fixierungsabschnitt und einem freien Ende angeordnet.
Der Hauptkörper ist gestuft ausgebildet, so dass sich zwei zylindrische Abschnitte mit unterschiedlichem Außendurchmesser ergeben. Die Innenkontur der den Hauptkörper umgebenden Buchse ist komplementär ebenfalls gestuft ausgebildet, so dass sich wiederum zwei Bereiche mit zylindrischem Innendurchmesser unterschiedlichem Maßes ergeben. Der Übergang beider Bereiche kann als Schlupffase für die Kolbenringmontage ausgebildet werden, so dass ein möglichst langer effektiver Dichtspalt an beiden Enden verbleibt. Der durch den Übergang bedingte ringförmige Zwischenraum zwischen Buchse und Verstellwelle kann dabei als Sammelvolumen für Partikel dienen. Durch die Partikelansammlungen im Sammelvolumen wird eine Ansammlung im Dichtspalt vermieden, was zur Schwergängigkeit der Verstellwelle führen kann. Der Außendurchmesser der Buchse muss nicht zwangsläufig gestuft ausgeführt sein. Er kann auch konstant über die gesamte Buchsenlänge sein. Eine Stufung des Buchsen- außendurchmessers hat den zusätzlichen Vorteil, dass seitenverkehrte Fehlmontagen verhindert werden.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung einer bekannten Verstellwellenanordnung,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellwellenanordnung (VTG) ; und
Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellwellenanordnung (Waste-Gate) .
In Fig. 1 ist eine bekannte Verstellwellenanordnung 1 eines VTG-Turboladers dargestellt. Der VTG-Turbolader selber ist in den Figuren nicht näher dargestellt, da es sich hierbei um eine übliche, an sich bekannte Konstruktion handeln kann.
Die Verstellwellenanordnung 1 weist eine Verstellwelle 2 auf, die einen Fixierungsabschnitt 3 und ein freies Ende 8 umfasst. Fig. 1 zeigt weiter, dass der Fixierungsabschnitt 3 und das freie Ende 8 einen geringeren Außendurchmesser haben, als ein Hauptkörper 6 der Verstellwelle 2, der zwischen dem Fixierungsabschnitt 3 und dem freien Ende 8 angeordnet ist. Alle drei Abschnitte weisen im Beispielsfalle eine zylindrische Außenkontur auf.
Die Verstellwelle 2 ist über den Fixierungsabschnitt 3 mit einem Hebel 4 verbunden.
Ferner weist die Verstellwellenanordnung 1 eine Buchse 5 auf, die auf dem Basiskörper 6 der Verstellwelle 2 angeordnet ist.
Schließlich ist eine Dichtung 7 vorgesehen, die im Bereich des Basiskörpers 6 zwischen der Buchse 5 und der Verstellwelle 2 angeordnet ist. Hierfür weist der Basiskörper 6 eine umlaufende Nut auf und die Dichtung kann vorzugsweise als Kolbenring ausgebildet sein, der in der Nut 9 angeordnet ist. Somit ergibt sich zwischen der Buchse 5 und der Verstellwelle 2 bzw. ihrem Basiskörper 6 eine Abdichtung, die ein Nachaußendringen von Rußemissionen oder Abgasen deutlich einschränkt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Verstellwellenanordnung ist der Basiskörper 6 der Verstellwelle 2 durchgehend zylindrisch bzw. glatt ausgebildet und an beiden Buchsenstirnseiten sind Schlupffasen deutlich erkennbar.
Im Gegensatz hierzu ist die in Fig. 2 dargestellte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellwellenanordnung mit einem Basiskörper 6 versehen, der abgestuft ist, so dass sich zwei zylindrische Abschnitte 10 und 11 ergeben, die unterschiedliche Außendurchmesser haben. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Abschnitt 10 einen größeren Außendurchmesser auf als der Abschnitt 11.
Dementsprechend weist die Buchse 5 im Bereich des Abschnittes 10 einen größeren Innendurchmesser als in dem Bereich auf, der den Abschnitt 11 der Verstellwelle 2 umgibt. Auch bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist in einer Nut des Basiskörpers 6 die Dichtung 7 angeordnet. Somit kann bezüglich aller übereinstimmender Merkmale auf die Beschreibung der Fig. 1 verwiesen werden.
Wie Fig. 2 ferner zeigt, weist die Buchse 5 ebenfalls zwei Abschnitte 12 und 13 auf, wobei der Abschnitt 12 mit größerem Innendurchmesser den Abschnitt 10 der Verstellwelle 2 umgibt, während der Abschnitt 13 den Bereich 11 der Verstellwelle 2 mit geringerem Außendurchmesser umgibt. Der Abschnitt 12 der Buchse 13 hat ferner einen geringeren Außendurchmesser als der Abschnitt 13 der Buchse 5. Diesbezüglich kann zur ergänzenden Offenbarung auf die zeichnerische Darstellung der Fig. 2 verwiesen werden.
In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform dargestellt, die für einen Waste-Gate-Turbolader vorgesehen ist. Da die Ausbildung einer Verstellwelle auch derjenigen der Fig. 2 entspricht, kann auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen werden.
Bezugszeichenliste
1 Verstellwellenanordnung
2 Verstellwelle
3 Fixierungsabschnitt
4 Hebel
5 Buchse
6 Basiskörper
7 Dichtung
8 Freies Ende
9 Nut
10 Abschnitt der Verstellwelle 2 mit großem Außendurchmesser
11 Abschnitt der Verstellwelle 2 mit geringerem Äußendurch- messer 2 Abschnitt der Buchse 5 mit größerem Innendurchmesser 3 Abschnitt der Buchse 5 mit geringerem Innendurchmesser 4 Schlupffase 5 Sammelvolumen

Claims

Ansprüche
1. Verstellwellenanordnung (1) eines VTG- bzw. Waste-Gate- Turboladers mit
mit einer Verstellwelle (2), die einen Fixierungsabschnitt (3) aufweist; mit einem Hebel (4), der mit der Verstellwelle (2) über den Fixierungsabschnitt (3) verbunden ist; mit einer Buchse (5), die auf einem Basiskörper (6) der Verstellwelle (2) angeordnet ist; und mit einer Dichtung (7), die im Bereich des Basiskörpers (6) zwischen der Buchse (5) und der Verstellwelle (2) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (6) der Verstellwelle (2) eine gestufte Außenkontur aufweist; und dass die Buchse (5) eine Innenkontur aufweist, die zur Ausbildung des Basiskörpers (6) komplementär ausgebildet ist.
2. Verstellwellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (7) ein Kolbenring ist.
3. Verstellwellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (7) in einer Nut (9) der Verstellwelle (2) angeordnet ist.
4. Verstellwellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellwelle (2) ein freies Ende (8) aufweist, dessen Außendurchmesser kleiner ist, als der Außendurchmesser des Hauptkörpers (6) der Verstellwelle (2) .
5. Verstellwellenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis A1 dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (5) eine komplementär gestuft ausgebildete Außenkontor aufweist.
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