专利名称：可调节的导向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用内燃机的废气增压的涡轮机领域。
本发明涉及一种装置，用于将调节力从调节环传递到废气涡轮机或 者废气涡轮增压器的压气机的可调节的导向装置的可旋转地被支承着 的导向叶片的叶片杆上，并且涉及一种具有这样的传递装置的导向装 置、具有这种导向装置的压气机和废气涡轮机，以及具有这种压气机和 /或废气涡轮机的废气涡轮增压器。
背景技术：
废气涡轮增压器用于提高内燃机的功率。在现代内燃机中，废气涡 轮增压器和变化的运行条件的匹配越来越困难。在这方面 一种广为流传 的办法是所谓的可变的涡轮和/或压气机几何形状。在这种可变的涡轮机 几何形状中，导向装置的导向叶片在涡轮的上游根据涡轮的功率需要或 多或少陡峭地相对于流动取向。在可变的压气机的几何形状中，在压气 机叶轮的下游，扩压器叶片或多或少陡峭地相对于流动取向。通常叶片 的调节是通过所谓的调节柄进行的。这些调节柄是由与废气涡轮增压器 的轴同心设置的调节环驱动的。在径流式渴轮才几或者流心式压气才几中， 导向叶片或者扩压器叶片通常和轴线平行设置。导向叶片或者扩压器叶 片的杆在壳体中优选地双重支承，并且借助调节柄转动，该调节柄在两 个支承部件之间作用在叶柄上。假若调节柄应直接借助调节环中的凹槽
运动，则如在文献EP 1 520 959中介绍的它的端部必须为圆柱形设计， 以使得这个调节柄不会卡在槽中。
即使调节环设置有凸轮一这些凸轮啮合到调节柄的对应的槽中一 这些凸轮必须例如如EP 1 234 951所介绍的那样，-没计成插入的随动销。
为了对导向叶片进行调节，调节环同心地绕涡轮增压器轴线转动， 这样，导向叶片借助调节柄转动。
由于这种旋转和摆动运动引起调节柄或者槽形环的圆柱体在槽形 环或者调节柄的槽表面上移动。由于圆柱体在调节柄或者槽形环的槽中 是线形接触，所以虽然法向力微小，但还是出现了很高的赫兹压力
(Hertz，schePressung)。由于圆柱体在槽表面上的相对运动以及高的表 面压力，所以滑动件在运行时有磨损。
US 4,741,666公开了 一种用于将调节力从调节环传递到可转动支承 的导向叶片的叶片杆上的装置。该装置具有调节柄以及可与调节环连接 的随动件套筒。这个随动件套筒可转动地支承在销上。随动件套筒和调 节柄的槽分别具有成对地彼此匹配的接触面。
发明内容
本发明的任务是提供一种长时间运行时都能可靠工作，且具有可调 节的导向叶片的导向装置，此外，该导向装置还能简单安装/拆卸。
根据本发明该，具有可调节的导向叶片的导向装置设置有用于可调 节的导向叶片的驱动机构。在该驱动机构中圆柱形设计的随动销和调节 柄分别装配有彼此匹配的表面对。这些表面对在运^f亍中，在调节导向叶 片时彼此滑动。为此随动销在表壳面中配设有凹槽。为了调节导向叶片， 调节环移动，通过这一措施固定在调节环上的随动销在调节柄的长形的 槽中沿着滑动，并且施加力作用到调节柄上。
通过这一方案出现了 一种成本有利的和结实的结构。圓柱形的随动 销一方面在两端支承在调节环中，此外轴向形状匹配地固定在调节柄的 槽中。这样就形成了具有相应低的表面压力的表面接触，并且因此大大 地降低了磨损。调节环既可径向地设置在导向叶片之内，也可径向设置 在导向叶片的外部。
随动销可以简单的方式成本很有利地制造，此外，在安装之后不会 脱落地与调节环和调节柄连接。安装表面中的这些凹槽使得随动销通过 轴承孔的轴向移动和借助调节柄的紧接着的轴向固定成为可能。因此为 了轴向的固定无需附加的结构部件。
在一种实施方式中，调节环的槽具有U形的截面，以及多个和导向 叶片的数量相应的孔，用以容纳随动销。
这些调节柄为径向设置，并且在它们的端部具有有利地和叶片杆同 心设置的圆段。这些圆段和调节环的槽底相对应，并且因此用于它的径 向支承。
下面借助附图对本发明的不同的实施方式进4亍详细的说明。这些附 图是
图1:具有根据本发明的可调节的导向装置的径流式涡轮机的沿轴 线切割的截面图。
图2:图1的径流式涡轮机的可调节的导向装置的垂直于轴线的截 面图。
图3:具有根据本发明的可调节的导向装置的离心式压气机的沿轴 线切割的截面图。
图4:图3的离心式压气机的可调节的导向装置的垂直于轴线的截 面图。
图5:具有调节柄和随动销的根据本发明设计的导向装置的等比例 的细节图。
图6:图5的随动销的三个不同的实施方式图。
具体实施例方式
图1和图2示出一台例如在废气涡轮增压器中使用的废气涡轮机， 它具有根据本发明设计的可调节的导向装置。
所示径流式涡轮机包括涡轮叶轮。该涡轮叶^^设置在在轴承箱30 中可转动地支承的轴上。该涡轮叶轮具有带有多个工作叶片12的轮毂 11。涡轮叶轮轮毂和涡轮机壳31限定流动通道。沿流动方向在涡轮叶 轮的上游，流动通道受到轴承箱30和涡轮机壳31的限定。在这个区域 中设置可调节的导向装置。
导向装置包括多个可调节的导向叶片21。这些导向叶片可分别绕可 旋转地被支承着的叶片杆22转动。导向叶片和叶片杆能够以形状配合、 力结合或材料融合的方式彼此连接。
叶片杆22可转动地支承在轴承箱30中。为了驱动叶片杆设置和叶 片杆相连接的调节柄5。这个调节柄将力从相对于涡轮轴线径向地设置 在叶片杆之外的调节环4传递到叶片杆。调节柄和叶片杆以形状配合、 力结合或材料融合的方式连接。
图3和4示出例如在废气涡轮增压器中使用的，且具有根据本发明
的导向装置的压气机。
所示离心压气机包括压气机叶轮。该压气机叶轮设置在可旋转地支
承在轴承箱30的轴上。该压气机叶轮具有带有多个工作叶片120的轮 毂110。压气机叶轮轮毂和安装壁33—起界定出流动通道。沿流动方向 在压气机叶轮的下游，通过轴承箱和压气机出口机壳32界定出流动通 道。在扩压器区域，在压气机叶轮的下游，设置可调节的扩压器导向装置。
这个导向装置包括多个可调节的导向叶片210。这些导向叶片分别 可绕可转动支承的叶片杆22转动。导向叶片和叶片杆可以形状配合、 力结合或材料融合的方式连接。
叶片杆可转动地支承在机壳中。为了驱动叶片杆设置调节柄5。这 个调节柄将力以相对于压气机轴线径向地设置在叶片杆之内的调节环4 传递到叶片杆。这个调节柄和叶片杆可以形状配合、力结合或材冲+融合 的方式连接。
在这两个实施方式中，对于内置或者外置的调节环，如在图5中所 示，长形的槽51设置到调节柄5的自由端部中。随动销6被容纳在这 个长形槽中。这个随动销和调节环 一起在和轴线同心延伸的园弧l殳上移 动。这个长形槽也可设计为长孔。随动销可在这个长孔中往返运动。但 是这个长孔却阻止随动销从该槽中完全脱出。
根据本发明，随动件6和长形槽51分别具有两个平行的接触面。 圆柱形设计的随动件6的两个接触面62通过嵌入到表壳面中的、对置 的凹槽61形成，并且彼此平行设置。调节柄5中的长形槽的两个接触 面52也是彼此平行设置。这两个接触面配对的距离是如此选择的，即 随动销在两个凹槽61的区域中可以插入到调节柄的槽51中，并且在两 侧和槽的表面接触。 一方面随动销用两个接触面62尽可能无摩擦地沿 着槽的接触面移动，另一方面随动销相对于调节柄不能垂直于接触面运 动，由此在运行时调节柄不会绕随动销振动。
随动销一次或者双重地支承在调节环4中。在所示的双重支承中， 调节环为U形设计，并且调节柄在U形轮廓的中间延伸。随动销具有 中间的两侧的凹槽。调节环可以在这个凹槽上移动。随动销沿轴向方向 得到固定，其措施是两个凹槽61的侧壁齐平地紧贴在调节柄5上。通 过这一措施简化了调节装置的安装。如图5的下方所示，随动销轴向地 插入到调节环4的孔41中，并且紧接着从随动销的角度看，沿径向方 向将调节柄5插入到两侧的凹槽中。随动销无需其它的轴向固定措施。
根据图6所示随动销中的凹槽61可不同地设计。从左向右示出了 三个随动销。它们分别具有两个修园的凹槽(左)，两个向尖端延伸的 V形凹槽(中间)，以及两个矩形的凹槽(右)。随动销也可具有两种 不同设计的凹槽，例如在一侧具有矩形的凹槽，在另一侧具有修园的凹 槽。按照这种方式可以规定随动销相对于调节柄的取向。调节柄的槽的 表面是根据随动销的相应的凹槽成形的。取代一个或者两个凹槽，随动 销也可具有一个或者两个凸起。这些凸起和调节柄的长形的槽的侧壁中 相应设计的凹槽共同作用。
为了改进随动销在调节环的槽中的滑动特性随动销和/或调节柄的 接触面可进行特别的硬化处理，或者涂上助滑剂。
根据本发明的导向装置既可用在废气涡轮增压器的压气机和/或涡 轮中，用于两冲程或者四冲程内燃机的增压，它们也可以用在采用内燃 机的废气运行的动力涡轮机的涡轮中。
附图标记表
11 涡轮叶轮轮毂 110压气机叶轮轮毂
12 涡轮工作叶片 120压气机工作叶片
21 导向叶片 210扩压器叶片
22 叶片杆
30 轴承箱
31 涡轮机壳
32 压气机壳
33 安装壁
4 调节环 41 孑匕
5 调节柄
51 槽
52 接触面
6 随动销
61 凹槽
62 接触面
权利要求
1.用于将调节力从调节环(4)传递到可调节的导向装置的可旋转地被支承着的导向叶片(21、210)的叶片杆(22)上的装置，具有调节柄(5)以及可同调节环连接的随动销(6)，其中，调节柄在一端与可调节的导向装置的可旋转地被支承着的导向叶片(21、210)的叶片杆(22)连接，并且在上述调节柄的另一端中设有长形的槽(51)用于容纳随动销(6)，其中，随动销(6)和槽(51)各具有两个接触面(52、62)，并且随动销的接触面(62)和槽的接触面(52)分别成对地彼此匹配，其特征在于，随动销(6)具有圆柱形状；并且接触面(62)是通过在随动销的表壳面中的凹槽(61)形成的。
2. 按照权利要求1所述的装置，其特征在于，上述在随动销的表壳 面中的凹槽(62)具有矩形的、或者是修园的、或者V形的轮廓。
3. 按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在随动销的表壳面中 的两个凹槽(62)具不同的轮廓。
4. 按照权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，槽的接 触面(52)和/或随动销的接触面(62)经过硬化处理，或者涂有助滑剂。
5. 具有可调节的导向叶片(21、 210)的导向装置，上述导向叶片 分别和可旋转地被支承着的叶片杆(22)连接，并且能够通过与叶片杆 连接的并作用在叶片杆上的并通过调节环(4)驱动的调节柄(23)能 够绕着叶片杆转动，其特征在于，所述导向装置包括按照权利要求1至 5中任一项所述的装置，用于将调节力从调节环(4 )传递到叶片杆(22 )。
6. 按照权利要求6所述的导向装置，其特征在于，随动销(6)可 旋转地支承在调节环(4)的孔(41)中。
7. 压气机，具有带有可调节的扩压器叶片的扩压器，其特征在于， 扩压器包括按照权利要求6或7中任一项所述的导向装置。
8. 废气涡轮机，其特征在于具有按照权利要求6或7中任一项所述 导向装置。
9. 废气涡轮增压器，其特征在于按照权利要求8所述的压气机和/ 或按照权利要求9所述的废气涡轮机。
全文摘要
具有可调节的导向叶片的导向装置设置有用于可调节的导向叶片的驱动机构。在该驱动机构中，圆柱形的随动销(6)和调节柄(5)分别配设有彼此匹配的表面对(62、52)，这些表面对在运行期间调节导向叶片时彼此滑动。为了对导向叶片进行调节，移动调节环(4)，这样固定在调节环上的随动销在调节柄的长形的槽(51)中滑动，并且将力作用到调节柄上。通过这个方案实现了一种易于安装，成本有利的和结实的结构。产生了一种具有相应低的表面压力的表面支承，并且因此大大地降低了磨损。
文档编号F02C9/22GK101371008SQ200780002809
公开日2009年2月18日 申请日期2007年1月3日 优先权日2006年1月23日
发明者J·巴蒂格 申请人:Abb涡轮系统有限公司